Квантовые вычисления перестают быть научной фантастикой. К 2025 году технологии достигли уровня, когда их практическое применение становится реальностью. Говорим о ключевых трендах, которые определят развитие отрасли.
Квантовые компьютеры - теория
Квантовый компьютер — средство вычислительной техники, где в основе работы центрального процессора лежат законы квантовой механики.
Это устройство применяет для вычисления не классические алгоритмы, а процессы квантовой природы - квантовые алгоритмы, использующие эффекты квантовой механики.
Базой для вычислений такого типа служит кубит. В отличие от обычного бита, способного иметь только значения 1 и 0, квантовый бит (кубит) может находиться одновременно в значении 1 и 0.
С ростом числа объединенных кубитов, вычислительная мощность такой квантовой системы экспоненциально растет. Теоретически это позволяет квантовому компьютеру справляться с задачами, на которые обычному цифровому компьютеру понадобятся миллионы лет.
Гонка технологий: Россия, США, Китай
Россия:
- Россия запускает второй этап Дорожной карты по квантовым технологиям, которая ориентирована на достижение практического применения технологии
- Квантовые технологии привлекают внимание всё большего количества индустриальных компаний. Газпром и Газпромбанк договорились сотрудничать в сфере квантовых технологий.
США и Китай:
- IBM лидирует в коммерциализации квантовых систем.
- Китай инвестирует в квантовый интернет и криптографию.
- Национальная квантовая инициатива США объединяет государственные и частные проекты.
Применение в реальных секторах
1. Медицина
– Моделирование молекул для разработки лекарств.
– Ускорение анализа генома.
2. Криптография
– Квантовая криптография гарантирует абсолютную защиту данных.
– Постквантовая криптография — ответ на угрозу взлома алгоритмов.
3. Логистика и энергетика
– Оптимизация маршрутов и распределения ресурсов.
Вызовы для интеграции
– Архитектурные различия — квантовые системы требуют полного перепроектирования ИТ-инфраструктур.
– Необходимы новые протоколы связи и языки программирования.
– Высокая стоимость разработки и поддержки (например, охлаждение до −273°C).
– Уязвимость шифрования биткоина перед квантовыми атаками.
Ключевые достижения в квантовых технологиях за прошедший 2024 год
Прорывы в квантовых компьютерах:
- RIKEN и NTT разработали первый оптический квантовый компьютер общего назначения
- Microsoft и Quantinuum объявили о создании прототипа 12 логических кубит
- Microsoft и Atom Commputing объявили о создании прототипа 24 логических кубит
- Google объявили о достижении квантового преимущества на искусственной задаче, а также практической демонстрации поверхностного кода коррекции ошибок
- Компания Alice & Bob представила новую архитектуру квантового процессора, ориентированного на коррекцию ошибок
Безопасность:
- Национальный институт стандартов и технологий США опубликовал финальный список алгоритмов, которые будут лежать в основе будущей постквантовой криптографии
- Алгоритмы постквантовой криптографии уже начали внедряться в пользовательское программное обеспечение. В частности, Google объявили об усилении новыми алгоритмами браузера Chrome, а Apple внедряет постквантовую криптографию для защиты iMessage.
Итог: 2024 год стал очередным эволюционным шагом на пути к квантовым вычислениям с коррекцией ошибок. Были продемонстрированы улучшения в точности работы физических кубит, а также первые попытки создания логических кубит. Однако для начала полезного использования квантовых компьютеров ещё предстоит проделать большую работу.
Что дальше?
– 2026–2030: Массовое внедрение квантовых решений в фармацевтике и энергетике.
– К 2035 году: Появление гибридных систем, сочетающих классические и квантовые вычисления.
«Вторая квантовая революция изменит все — от безопасности до науки», — отмечают эксперты.
Источники: CNR, РКЦ, IBM, Sealsq, эксперт @ismagilov_niyaz.
#КвантовыеТехнологии #Инновации2025 #ЦифроваяЭкономика
Ринат Исмагилов. Мастерская инжиниринга Комитета по обустройству нефтяных и газовых месторождений ИНТИ.