Компания Hyperion Research опубликовала прогноз по глобальному рынку квантовых вычислений на ближайшие годы. Аналитики считают, что отрасль будет демонстрировать устойчивый рост и уже в следующем году превысит знаковую отметку в $1 млрд.

По оценкам, в 2023-м глобальные затраты в сегменте квантовых вычислений составили приблизительно $848 млн. В дальнейшем показатель CAGR (среднегодовой темп роста в сложных процентах) ожидается на уровне 22,1 %. В результате, в 2024 году расходы поднимутся до $1,036 млрд, в 2025-м — до $1,264 млрд. По итогам 2026 года объём рынка может составить $1,544 млрд.

Источник изображений: Hyperion Research

Hyperion Research отмечает, что экосистема квантовых вычислений становится всё более сложной на фоне появления специализированных аппаратных решений и развития технологий. Вместе с тем остаётся большое количество неопределённостей: от определения архитектуры квантовых элементов до реализации необходимой коррекции ошибок и масштабирования систем. Кроме того, требуется создание библиотеки квантовых алгоритмов и приложений для выполнения практических задач.

Из всех компаний, деятельность которых проанализировали специалисты Hyperion Research, только две сообщили о том, что их выручка от квантового бизнеса в 2023 году превысила $50 млн. Ещё два игрока рынка заявили о поступлениях в размере $25–$50 млн, пять — от $10 млн до $25 млн, девять — от $5 млн до $10 млн. У 20 компаний, развивающих квантовые вычисления, выручка оказалась в диапазоне от $1 млн до $5 млн, у девяти — от $500 тыс. до $1 млн. Ещё 17 участников опроса сообщили о поступлениях менее $500 тыс.

Исследование показало, что приблизительно 57 % всех компаний и организаций, ведущих исследования и разработки в области квантовых вычислений, в 2023 году находились в Северной Америке. Около 23 % игроков рынка базировались в Европе, примерно 10 % — в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Доля Японии составила 7 %, Ближнего Востока и Африки — 2 %.

Британское правительство намерено потратить дополнительные £500 млн (около $626 млн), чтобы местные учёные и исследовательские организации получили возможность заниматься передовыми ИИ-разработками. Как уточняет Silicon Angle, дополнительно будет реализовано пять новых квантовых проектов в рамках Национальной квантовой стратегии с бюджетом £2.5 млрд (примерно $3,1 млрд).

£500 млн потратят на ИИ-инфраструктуру в ближайшие два года, а общий объём планируемых инвестиций в эту сферу превысит £1,5 млрд. Закупленное оборудование будет доступно учёным и экспертам по машинному обучению, а также стартапам в области ИИ. В частности, именно в рамках этой инициативы для Бристольского университета создаётся ИИ-суперкомпьютер Isambard-AI.

В рамках Национальной квантовой стратегии власти намерены запустить пять специализированных проектов. В частности, одна из инициатив направлена на внедрение квантовых компьютеров, «способных выполнять триллион операций» [подряд до первой ошибки]. Власти считают, что такие вычисления нецелесообразно проводить с помощью классических компьютеров и суперкомпьютеров. В перспективе они надеются с помощью квантовых технологий добиться прорывов в самых разных отраслях: здравоохранении, финансах, оборонном и энергетическом секторах, промышленности и др.

Источник изображения: Karlis Reimanis/unsplash.com

Параллельно будет реализовано создание сети, связывающей многочисленные удалённые квантовые процессоры, причём одной из задач станет коммерциализация квантовых сетевых технологий. Наконец, ещё три проекта связаны с разработкой квантовых сенсоров, в том числе мобильных, а также созданием нового поколения систем навигации на базе квантовых решений. Кроме того, Великобритания выделит средства на поддержку талантливых учёных и университетских стартапов, подготовку венчурных инвесторов и математиков, создание батарей и низкоорбитальных спутников и т.д.

Крупнейшая в мире химическая компания BASF продемонстрировала, как квантовый алгоритм позволяет сделать то, чего не может традиционное моделирование — проверить ключевые свойства перспективного химического соединения FeNTA, с помощью которого можно удалять из городских сточных вод токсичные металлы, такие как железо.

Команда BASF смоделировала с помощью ускорителей NVIDIA 24-кубитный квантовый компьютер и продемонстрировала, как он может справиться с новыми задачами. Исследователи BASF полагаются в работе на облако NVIDIA DGX Cloud с ускорителями NVIDIA H100. Вдобавок они уже протестировали первые 60-кубитные симуляции на суперкомпьютере NVIDIA EOS. «Это самая масштабная симуляция квантового алгоритма, которую мы когда-либо запускали», — отметил Майкл Кун (Michael Kuehn) из BASF.

Изображения: NVIDIA

BASF выполняет моделирование посредством NVIDIA CUDA Quantum, открытой платформы для интеграции и программирования CPU, ускорителей вычислений (GPU) и квантовых компьютеров (QPU). Разработчик Давид Водола (Davide Vodola) охарактеризовал платформу как «очень гибкую и удобную в использовании, позволяющую создавать сложную симуляцию квантовой схемы из относительно простых строительных блоков <…> Без CUDA Quantum было бы невозможно запустить это моделирование», — сказал он. В дополнение к работе в области химии команда BASF разрабатывает варианты использования квантовых вычислений в машинном обучении, а также для оптимизации логистики и планирования.

Другие компании тоже используют CUDA Quantum в научных исследованиях. Например, в SUNY Stony Brook исследователи используют платформу в области физики высоких энергий для моделирования сложных взаимодействий субатомных частиц. «CUDA Quantum позволяет нам проводить квантовое моделирование, которое в противном случае было бы невозможно», — сказал Дмитрий Харзеев, профессор SUNY и научный сотрудник Брукхейвенской национальной лаборатории.

В свою очередь, Hewlett Packard Labs применяет суперкомпьютер Perlmutter для крупнейших симуляций в области квантовой химии, которую обычными инструментами реализовать очень сложно. «По мере прогресса в практическом применении квантовых компьютеров классическое HPC-моделирование станет ключевым для создания прототипов новых квантовых алгоритмов, — говорит Кирк Брезникер (Kirk Bresniker), главный архитектор Hewlett Packard Labs. — Моделирование и обучение на основе квантовых данных являются перспективными путями использования потенциала квантовых вычислений».

Израильский стартап Classiq, чей новый подход к написанию квантовых программ использует более 400 университетов, объявил о создании вместе с NVIDIA исследовательского центра в Тель-Авивском медицинском центре Сураски. Здесь будут обучать экспертов в области естественных наук написанию квантовых программ, которые помогут в диагностике заболеваний и создании новых лекарств. Classiq создал ПО для проектирования, которое автоматизирует низкоуровневые задачи, позволяя разработчикам не вникать в детали функционирования квантового компьютера. Сейчас его софт интегрируют с CUDA Quantum.

Швейцарская Terra Quantum разрабатывает гибридные квантовые приложения для науки о жизни, энергетики и финансов, которые будут работать на CUDA Quantum. Поддержку платформы своим QPU обеспечила и компания IQM из Финляндии. Также известно, что несколько компаний, включая Oxford Quantum Circuits, будут использовать суперчипы NVIDIA Grace Hopper для обеспечения своих гибридных квантовых разработок.

Компания Quantum Machines объявила, что Израильский национальный квантовый центр в Тель-Авиве станет первым местом развёртывания NVIDIA DGX Quantum на базе Grace Hopper. Центр будет использовать DGX Quantum в работе квантовых компьютеров от Quantware, ORCA Computing и других компаний. Кроме того, qBraid из Чикаго (США) применяет Grace Hopper в работе над созданием квантового облачного сервиса, а Fermioniq из Амстердама (Нидерланды) — в разработке новых алгоритмов.

Компания NVIDIA начала сотрудничество с канадской Xanadu Quantum Technologies для того, чтобы запустить крупномасштабную симуляцию квантовых вычислений на суперкомпьютере. Как сообщает Silicon Angle, исследователи используют новейший фреймворк PennyLane компании Xanadu и разработанное NVIDIA ПО cuQuantum для создания квантового симулятора.

PennyLane представляет собой фреймворк с открытым кодом, предназначенный для «гибридных квантовых вычислений», а инструменты cuQuantum для разработки программного обеспечения позволяют организовать симулятор квантовых вычислений, используя высокопроизводительные кластеры ускорителей. Вычислительных ресурсов действительно требуется немало, поскольку для воспроизведения работы квантовой модели из около 30 кубитов потребовалось 256 ускорителей NVIDIA A100 в составе суперкомпьютера Perlmutter.

Источник изображения: geralt/pixabay.com

Как заявляют в Xanadu, комбинация PennyLane и cuQuantum позволяет значительно увеличить число симулированных кубитов — ранее подобных возможностей просто не было. Тесты cuQuantum с одним ускорителем показали повышение производительности симуляции на порядок. Уже к концу текущего года учёные рассчитывают масштабировать технологию до 1 тыс. узлов с использованием 4 тыс. ускорителей, что позволит создать симуляцию более 40 кубитов.

Источник изображения: Xanadu

Учёные утверждают, что крупными симуляциями в результате смогут пользоваться даже стажёры. Всего планируется реализация не менее шести проектов с использованием соответствующей технологии для изучения физики высоких энергий, систем машинного обучения, развития материаловедения и химии. Xanadu уже сейчас работает с Rolls-Royce над разработкой квантовых алгоритмов, позволяющих создавать более эффективные двигатели, а также с Volkswagen Group над проектами по созданию эффективных аккумуляторов.

Компания International Data Corporation (IDC) опубликовала свой второй прогноз по мировому рынку квантовых вычислений. Аналитики сообщают, что отрасль развивается медленнее, чем ожидалось ранее, тем не менее, в обозримом будущем расходы в соответствующей сфере продолжат устойчиво расти.

По оценкам, в 2022 году объём сектора составил приблизительно $1,1 млрд. В 2027-м, прогнозирует IDC, затраты достигнут $7,6 млрд. Если эти ожидания оправдаются, показатель CAGR (среднегодовой темп роста в сложных процентах) в течение пяти лет окажется на уровне 48,1 %.

Источник изображения: pixabay.com

Новый прогноз IDC значительно осторожнее предыдущего. Отмечается, что на расходы в области квантовых вычислений негативно повлияли несколько факторов. Это, в частности, недостаточно быстрый прогресс в сфере разработки квантового оборудования. Ещё одна причина —  появление других перспективных технологий, таких как генеративный ИИ, которые, как ожидается, в ближайшем будущем обеспечат большую ценность для конечных пользователей. Кроме того, замедление развития отрасли квантовых вычислений провоцируют макроэкономические факторы: высокие процентные ставки и темпы инфляции, перспектива экономического спада.

IDC ожидает, что инвестиции на рынке квантовых вычислений будут расти в среднем на 11,5 % в течение 2023–2027 гг. и достигнут почти $16,4 млрд к концу рассматриваемого периода. В эту цифру входят вложения, сделанные государственными и частными учреждениями, затраты поставщиков технологий и услуг, а также внешнее финансирование от венчурных фондов и частных инвестиционных компаний.

Провайдер облачных и AI-технологий Cloud.ru открыл лабораторию квантовых вычислений с целью объединения существующих и будущих решений в области квантовых вычислительных систем в облачной инфраструктуре, сообщил руководитель департамента инноваций Cloud.ru. Он отметил, что исследования в новой лаборатории будут проводиться в тесном сотрудничестве с ведущими российскими лабораториями по квантовым технологиям.

Как сообщается в пресс-релизе, на серверах компании сейчас запускают два эмулятора квантовых вычислительных устройств, разработанные специалистами научно-технологической экосистемы Российского Квантового Центра и организации S-Quantum, созданной исследователями Центра Квантовых Технологий МГУ им. М.В. Ломоносова. Обе компании специализируются на создании квантовых вычислителей на различных архитектурах, эмуляторов, интерфейсов облачного доступа, а также квантовых алгоритмов и приложений.

Источник изображения: Cloud.ru

В ближней перспективе в платформу Cloud.ru ML Space интегрируют функциональность эмуляторов квантовых вычислительных устройств, что позволит разрабатывать квантовые алгоритмы на суперкомпьютерах, а также решать задачи, для которых квантовые вычислители подходят больше, чем классические. В дальнейшем компания планирует предоставлять облачный доступ к реальным квантовым устройствам широкому кругу пользователей через Cloud.ru ML Space. Они также позволят ускорить обработку информации в ЦОД Cloud.ru

Компания NVIDIA в партнёрстве с Quantum Machines анонсировала DGX Quantum — первую систему, объединяющую GPU и квантовые вычисления. Решение использует новую открытую программную платформу CUDA Quantum. Утверждается, что система предоставляет революционно архитектуру для исследователей, работающими с гибридными вычислениями с низкой задержкой.

NVIDIA DGX Quantum объединяет средства ускоренных вычислений на базе Grace Hopper (Arm-процессор + ускоритель H100), модели программирования с открытым исходным кодом CUDA Quantum и передовую квантовую управляющую платформу Quantum Machines OPX+. Такая комбинация позволяет создавать ресурсоёмкие приложения, сочетающие квантовые вычисления с современными классическими вычислениями. При этом в числе прочего обеспечивается работа гибридных алгоритмов и коррекция ошибок.

Источник изображения: NVIDIA

Представленное решение предполагает соединение Grace Hopper и Quantum Machines OPX+ посредством интерфейса PCIe. Это обеспечивает задержку менее микросекунды между ускорителем и блоками квантовой обработки (QPU). Отмечается, что OPX+ — это универсальная система квантового управления. Таким образом, можно максимизировать производительность QPU и предоставить разработчикам новые возможности при использовании квантовых алгоритмов. Системы Grace Hopper и OPX+ можно масштабировать в соответствии с потребностями — от QPU с несколькими кубитами до суперкомпьютера с квантовым ускорением.

Источник изображения: NVIDIA

О намерении интегрировать CUDA Quantum в свои платформы уже заявили компании по производству квантового оборудования Anyon Systems, Atom Computing, IonQ, ORCA Computing, Oxford Quantum Circuits и QuEra, разработчики ПО Agnostiq и QMware, а также некоторые суперкомпьютерные центры.