Европейски съюз заедно със страните-членки е най-големият публичен инвеститор в света в квантовите изследвания (графика: CC0 Public Domain; това изображение е генерирано от AI)
Квантовите компютри никога няма да бъдат използвани за изпълнение на ежедневни задачи като текстообработка или счетоводство. Но те ще решават определени проблеми, с които конвенционалните машини не могат да се справят в разумен период от време. Известна част от тези проблеми са толкова важни, че повечето страни в индустриалния свят вече инвестират в квантови изчисления – или за да постигнат ранно предимство, или най-малкото да не изостанат фатално.
Изследователите очакват, че след като технологията се развие достатъчно, квантовите компютри ще бъдат използвани за извършване на тежки изчисления като симулиране на сложни биохимични системи и решаване на проблеми с оптимизацията, например намиране на най-добрия маршрут между две точки или определяне на оптималното разпределение на инвестициите във финансите.
Теоретиците прогнозират, че квантовите компютри дори ще могат да разбиват днешните най-здрави криптографски ключове само няколко минути. Това би разкрило тайните на всяка организация или гражданин за всяка друга държава или всяка друга частна организация, която притежава квантовата технология. Това са само няколко от областите, в които се очаква квантовите компютри да имат огромно предимство пред класическите компютри.
Между индустриализираните страни и търговски блокове тече надпревара за овладяване на технологията. Изглежда, че се очертават три регионални полюса: САЩ, Азия и Европа.
Според Оливие Езрати, автор на анализа „Understanding quantum technology 2023“, предизвикателството за Европа сега е да се позиционира „извън мястото, където САЩ и Китай вероятно ще се озоват в квантовите изчисления“. Китай и другите азиатски страни обикновено са много силни в производството на хардуер. САЩ пък традиционно водят в комерсиализирането на технологии – благодарение на много големия хомогенен вътрешен пазар.
Тогава къде е мястото на Европа? За да се гарантира, че тя ще спечели ниша в пост-квантовия свят, ЕС стартира инициативата „European Quantum Flagship“ през октомври 2018 г. Проектът може да получи общо 1 милиард евро за инвестиране за период от 10 години.
Парите ще подкрепят предимно проекти, които помагат за трансформирането на европейските изследвания в комерсиални приложения в четири основни области. Това са: квантово изчисление; квантова симулация; квантова комуникация; квантово усещане и метрология. Целта на проекта, според както е обявена, е да превърне Европа в един от водещите региони в света за квантова експертиза и иновации.
Силните страни на Европа
Според Езрати, когато става дума за квантови компютри, Европа вече е много добре позиционирана в пет ключови области:
- Научни изследвания с държавно финансиране и добре развити академични среди;
- Динамична индустриална екосистема;
- Лидерство в базовите технологии;
- Интегриране на високопроизводителни компютри и квантови системи;
- Отговорна иновация.
Езрати казва, че ако се вземат под внимание всички държави-членки и самият Европейски съюз (ЕС), то Европа е най-големият публичен инвеститор в света в квантовите изследвания. От друга страна САЩ имат повече общо финансиране от индустрията – благодарение на силни технологични компании като IBM, Google, Microsoft и Intel. САЩ са водещи в света и от гледна точка на брой стартиращи фирми и колко добре са финансирани тези стартиращи компании.
„При всяка технология често пъти е най-добре да бъдеш продуцентът“, казва Езрати. „Но ако не можете да бъдете продуцент, добре е да имате нещо, което да изтъргувате с продуцента. Понякога това ви дава още по-силна ръка – особено когато става дума за ранен пазар, когато производителите все още не реализират печалби от продажбата на продуктите“.
Разменна монета
Въпреки че Европа вече е производител на квантови компютри, благодарение на фирми като IQM, Quandela, Pasqal и AQT, тя също така доставя голяма част от технологиите, които правят възможен квантовия компютинг. А това може да се окаже дори още по-важно. Според Езрати, Европа вече е поела водеща роля в няколко важни технологии, които са необходими за квантовите изчисления. Те включват криогенни устройства, специални кабели и съединители, както и инструменти и техники за интегриране на квантови компютри с високопроизводителни компютри.
Криогенните системи са необходими, за да поддържат квантовите компютри при ултра-ниските температури, от които се нуждаят, за да работят. „Финландската компания Bluefors е безспорният световен лидер в криогенните системи, използвани за квантови изчисления“, казва Езрати. „Те държат над 70% от този пазар. Второто място е за Oxford Instruments в Обединеното кралство.“
Специалните кабели са необходими за извършване на т. нар. входни и изходни операции между кюбитите и традиционната електроника. Тези кабели трябва да взаимодействат с кюбитите, без да влияят на изключително студената среда, в която трябва да работят кюбитите. „Delft Circuits в Нидерландия са позиционирани да водят, когато този пазар се разрасне“, казва Езрати.
Конекторите, използвани за квантови изчисления, трябва да отговарят на строги изисквания. Френската фирма Radiall вече развива стабилен бизнес, продавайки магнитно екранирани конектори, миниатюрни конектори и криопревключватели за използване в квантови системи. Езрати казва, че подобно на кабелите, конекторите са особено важни за осигуряване на комуникация между студената квантова среда и традиционната електроника.
Пилотни начинания
Има и няколко интересни пилотни проекта, стартирани в ЕС, за да се проучат начините, по които квантовите компютри могат да бъдат разгърнати, след като станат полезни. Например, като част от съвместното предприятие EuroHPC във Финландия, 20-кюбитов квантов компютър беше свързан с LUMI, най-бързият суперкомпютър в Европа. Подобни проекти се планират и в други страни, включително Германия и Франция.
Въпреки че в момента няма полезно приложение на тази комбинация, поне не и извън академичните изследвания, тя може да бъде предшественик на важна парадигма. След като квантовите компютри са в състояние да решават полезни проблеми, суперкомпютърът ще може да предава конкретни задачи на квантова система, където те могат да бъдат изпълнени много по-бързо.
Отвъд специалните технологии
Тъй като квантовите компютри тепърва ще станат полезни, разумният ход за Европа би бил да запази позицията си в производството на технологиите, които правят възможен квантовия компютинг – като същевременно се движи нагоре по веригата на стойността. Текущата инвестиция на Европа в изследвания – и усилията за разработване на разнообразна екосистема около квантовите технологии – вероятно ще се изплатят бързо.
Европейският проект Quantum Flagship прави правилните ходове, като насърчава съвместните изследвания между страните-членки. Освен това рисковите капиталисти залагат на новостартиращи фирми по целия континент. Пример за това е базираният във Франция Quantonation, който твърди, че е „първият фонд за рисков капитал на ранен етап, посветен на дълбоката физика и квантовите технологии“. Quantonation вече е финансирала 28 стартиращи компании в осем държави с цел комерсиализиране на технологията.