Хотя технология неуклонно совершенствуется, в 2022 году квантовые вычисления, скорее всего, будут по-прежнему широко освещаться в СМИ, а не применяться на практике. Deloitte Global прогнозирует, что несколько компаний, производящих квантовые компьютеры (КК), удвоят квантовый объем своих КК — количество и надежность квантовых битов (кубитов), доступных для вычислений — по сравнению с тем, что было в 2021 году. В 2021 году венчурные капиталисты инвестировали в этот сектор более 1 миллиарда долларов США, а одна компания даже стала публичной с многомиллиардной оценкой. 1 Кроме того, инвестиции в квантовые технологии со стороны правительств, включая Китай, Индию, Японию, Германию, Нидерланды, Канаду и США, вероятно, превысят 5 миллиардов долларов США в год. 2Хотя мы ожидаем, что эти разработки привлекут большое внимание в новостях, мы также прогнозируем, что менее дюжины компаний по всему миру будут использовать QC в своей повседневной работе 3 и только для ограниченного числа случаев использования, в основном вокруг проблемы с оптимизацией. Выручка в 2022 году от оборудования, программного обеспечения и услуг контроля качества, вероятно, составит менее 500 миллионов долларов США. 4

У Quantum большой потенциал, но его сложно реализовать
Нынешние КК примерно совпадают с тем, где был полет тяжелее воздуха 17 декабря 1903 года. Никто не сомневался в том, что самолеты можно было использовать по-разному, и все были в восторге от того, что полет с двигателем был достигнут… но лучший полет Райта Флайера в тот день преодолел 255 метров. примерно за минуту, скорость около 15 км/ч, с одним пилотом, без груза и без разворотов. Это было историческое достижение, но бесполезное.Тем не менее чуть более десяти лет спустя самолеты сыграли важную роль в Первой мировой войне, и сейчас технологии развиваются быстрее, чем тогда. Однако остается открытым вопрос, пойдут ли квантовые вычисления по тому же пути.

Хотя QC на порядок лучше, чем пять лет назад, они остаются нерентабельными для решения реальных проблем. Многие из задач, которые они выполняют в настоящее время, могут быть воспроизведены на стандартном портативном компьютере за небольшую часть стоимости. 5 Проблема полезности КК не в отсутствии вариантов использования, денег, усилий или даже прогресса. Дело в том, что современные QC еще недостаточно мощны, чтобы решать проблемы, с которыми традиционные компьютеры не справляются. Мы еще не знаем «магического числа» квантового объема — меры совокупного количества и надежности «кубитов», управляющих вычислительной мощностью QC, — которое сделает QC полезными в реальном мире.

Компании различаются по способу измерения квантового объема, но кажется признаком прогресса то, что квантовые объемы от яблока к яблоку удваиваются или даже растут быстрее каждые пару лет. Но неясно, нужен ли нам квантовый объем в тысячу, миллион или миллиард, чтобы сделать QC, которые можно использовать для множества реальных приложений.

Обычно это та часть нашего прогноза, где мы обсуждаем, кого из читателей это должно волновать и почему. Некоторым отраслям действительно нужно обратить внимание и войти в квантовую дверь: для них небольшие команды, выполняющие новаторскую работу, могут быть полезны в качестве хеджирования рисков. Но, что необычно, ключевой вывод для большинства читателей во многих отраслях заключается в том, что им не нужно заботиться о вероятных новостях, которые будут поступать от различных компаний, занимающихся квантовыми вычислениями, в течение следующего года или двух. 

Не поймите нас неправильно. Эти компании инвестируют миллиарды долларов в исследования и разработки; они раздвигают границы инженерии и науки, и когда в какой-то момент будет построен полезный контроль качества, достижения в 2022 и 2023 годах окажутся важными шагами на пути к полезности. Но маловероятно, что создание большего количества кубитов, создание более стабильных кубитов или даже одновременное выполнение того и другого приведет к широко используемому контролю качества в ближайшие пару лет.

Должны ли люди полностью игнорировать QC? Не совсем. Есть несколько областей, в которых полезность QC и доллары уже здесь. Это включает:

Оптимизация. Было несколько публичных заявлений об особом типе QC, решающем реальные проблемы оптимизации, такие как маршрутизация шины и планирование радиоячеек. Большинство из них, по-видимому, были скорее испытаниями концепции, а не крупномасштабными или активными развертываниями: 6 Технология работала, преимущества были очевидны, но решения, похоже, не используются на постоянной основе, как это аналогичную оптимизацию можно сделать намного экономичнее, используя классические технологии. Однако совсем недавно канадская сеть продуктовых магазинов использовала контроль качества, чтобы сократить время оптимизации вычислений «с 25 часов до секунд» и планирует «ежедневно применять квантовые вычисления в производстве». 7Вполне возможно, что в ближайшие несколько лет мы увидим больше реальных реализаций логистики и цепочек поставок.
Квантовая химия и материаловедение. Разработка новых материалов атом за атомом слишком сложна для классических компьютеров, но QC могут иметь преимущество в моделировании квантовых эффектов, будь то новые полупроводниковые материалы, катализаторы в промышленном производстве или приложения для здравоохранения. Сначала считалось, что для изучения полезно большой молекулы с сотнями атомов потребуется QC с 800–1500 кубитами, что произойдет через много лет. 8 Но более поздние инновации в аппаратном и программном обеспечении предполагают, что это может быть консервативным, и что реальные приложения могут быть возможны в горизонте 3-5 лет. 9
Стоит также отметить, что QC — не единственные квантовые устройства, полезные и экономически выгодные для определенных целей. В частности, квантовая технология используется в двух приложениях, которые, поскольку они были разработаны раньше, чем QC, являются более крупными рынками, по крайней мере, на данный момент: 

Квантовое зондирование. Субатомные частицы можно использовать для создания очень чувствительных датчиков, точность и производительность которых превосходят обычные датчики. Эти квантовые датчики могут заменить существующие датчики во многих приложениях, включая обнаружение и мониторинг месторождений нефти, газа и полезных ископаемых; обследование строительных площадок; и обнаружение малейших экологических, сейсмических или погодных изменений. Из-за этих текущих и будущих применений в реальном мире рынок квантовых датчиков в 2020 году составил более 400 миллионов долларов США, он растет и, вероятно, будет больше, чем рынок контроля качества в 2022 году 10 — и он растет.
Квантовые коммуникации. Квантовая связь — это аппаратное решение, использующее принципы квантовой механики для создания безопасных, теоретически защищенных от несанкционированного доступа сетей связи, которые могут обнаруживать перехват или прослушивание. Распределение квантовых ключей (QKD) в настоящее время является наиболее зрелым и обеспечивает очень высокий уровень безопасности. Связь с использованием QKD может осуществляться через оптоволоконные сети, по воздуху или через спутник. 11 Несмотря на ограничения по скорости, расстоянию, потребности в повторителях и стоимости, QKD используется во многих странах как государственным сектором (военными и правительственными), так и группами частного сектора. 12 Рынок QKD по-прежнему остается нишевым, но ожидается, что к 2030 году он будет стоить 3 миллиарда долларов США.