W ostatnich latach technologie kwantowe cieszą się sporym zainteresowaniem. Efekty kwantowe można wykorzystać w ultraczułych sensorach do urządzeń takich jak grawimetry, zegary atomowe czy kryptografia. Dziedziną przyciągającą największą uwagę i finansowanie zarówno z prywatnych, jak i publicznych źródeł, są obliczenia kwantowe, które wpływają na znaczne oszczędności czasu i energii.

Potencjalne zastosowania obejmują sektory począwszy od finansów (do przewidywania ryzyka finansowego), przez opiekę zdrowotną (zmniejszanie czasu i kosztów odkrywania leków, które obecnie trwa ponad 10 lat i kosztuje miliardy dolarów), aż po optymalizację materiałów, baterie EV i obronę. W rezultacie obliczenia kwantowe stały się priorytetem strategicznym dla krajów na całym świecie, prowadząc do znaczących inwestycji w badania i innowacje. Środki przeznaczone na naukę i technologię kwantową wynoszą obecnie około 30 mld USD, głównie ze strony USA, Chin i Europy (ok. po 5 mld USD każdy).

W obszarze łańcucha dostaw ekosystem kwantowy dojrzewa i wzmacnia się dzięki wspólnym projektom badawczym, rozbudowie portfeli patentowych, zakładaniu startupów oraz zaangażowaniu dostawców półprzewodników i producentów sprzętu, takich jak Intel, TSMC, GlobalFoundries, X-Fab i SkyWater. Dzisiaj kilka firm, w tym D-Wave, IonQ, Rigetti, PsiQuantum i Xanadu zdominowało globalne finansowanie w tej dziedzinie, zdobywając zbiorowy udział w wysokości około 70%. Każdy rok przynosi kolejne startupy kwantowe, głównie w dziedzinie obliczeń, a na wszystkich poziomach tworzony jest pełen łańcuch dostaw: oprogramowanie, materiały, narzędzia, urządzenia, systemy i konsumenci końcowi.

Niemniej jednak droga do osiągnięcia supremacji kwantowej jest pełna wyzwań. W świecie kwantowym odpowiednikiem bita jest kubit, który może istnieć w superpozycji 0 i 1. Kubity są bardzo wrażliwe na błędy wywołane przez czynniki zewnętrzne, takie jak temperatura i promieniowanie, co wymusza ultrazimnych środowisk. Dlatego komputery kwantowe są systemami bardzo złożonymi, których obecny koszt wynosi około 15 mln USD. W najbliższej przyszłości nie przewiduje się jego radykalnego obniżenia.

Chociaż praktyczne przypadki użycia obliczeń kwantowych są nadal dalekie od realizacji, rozwój technologiczny postępuje, nawet gdy wyścig o osiągnięcie największej liczby kubitów trwa w najlepsze. Yole Group szacuje, że do 2030 roku będzie kilkadziesiąt komputerów kwantowych pracujących na całym świecie. Zarówno do użytku prywatnego – branże finansowe i obronne chcą mieć swoje własne komputery kwantowe ze względów bezpieczeństwa – jak i zainstalowanych na stronach producentów, którzy będą wynajmować czas obliczeń kwantowych w powstającym modelu biznesowym jako usługa (QaaS).

Optymizm co do sukcesu technologii kwantowej wspierany jest istotnymi postępami technologicznymi oraz inwestycjami na całym świecie. Rynek sprzętu do komputerów kwantowych ma wzrosnąć ze 111 mln USD w 2024 roku do 438 mln USD w 2029 roku (26% średnia roczna stopa wzrostu). QaaS ma wzrosnąć z 16 mln USD w 2024 roku do 528 mln USD w 2029 roku (85% średnia roczna stopa wzrostu). Jak przewiduje raport Yole Group „Quantum Technologies 2024” po 2030 roku rynek komputerów kwantowych ma osiągnąć łączną wartość 3,74 mld USD w 2035 roku (zarówno sprzęt, jak i usługi). QaaS stanowi większą część ogólnego rynku, z większością usług działających na komputerach kwantowych w chmurze. Rynek usług ma rosnąć znacznie szybciej niż rynek sprzętu do komputerów kwantowych, a przed 2030 rokiem pojawi się więcej przypadków użycia komputerów kwantowych (rysunek poniżej).

Niezależnie od rodzaju kubitu i architektury komputera kwantowego, fotonika będzie niezmiernie ważna dla rozwoju technologii kwantowych, ponieważ lasery i inne urządzenia wykorzystywane są w technologiach uwięzionych jonów, fotonicznych i atomów neutralnych. Systemy laserowe są potrzebne dla uwięzionych jonów, zimnych atomów i nitrogen-vacancy. Chociaż istnieje wiele producentów laserów, tylko nieliczni są w stanie produkować systemy, które mogą być używane w aplikacjach kwantowych. Niezbędne są elastyczne systemy laserowe z absolutną kontrolą częstotliwości, skrajnie niezawodne i o długiej żywotności.

Inne architektury komputerów kwantowych.

Technologie kwantowe nie są przelotną modą i jest wielce prawdopodobne, że ich użycie stanie się coraz bardziej powszechne w perspektywie średnio- i długoterminowej.

Źródło: „Slowly but Surely, Quantum Computing Will Transform Industry and Society”