Квантовые вычисления: почему они нужны бизнесу уже сейчас

Дмитрий Васильков - Основатель и СЕО QuSolve. Промышленный переворот XVIII века повлек за собой индустриализацию общества. Первая квантовая революция XX века стала предпосылкой для изобретения лазеров, мобильной связи и интернета. С началом третьего тысячелетия человечество вступило на порог Второй квантовой революции, которая, без сомнения, улучшит многие сферы жизни. И уже сейчас компаниям следует взять на вооружение квантовые технологии. Что это такое, сейчас расскажем. Фото: depositphotos.com Оказывается, сегодня на дворе эра NISQ (noisy intermediate-scale quantum era), или эра недоквантовых технологий. Это понятие используется для описания текущего состояния производства квантовых процессоров, а именно: их мощности не превышают 50–100 кубит, их работа нестабильна (они могут легко потерять свое квантовое состояние), а результаты вычислений содержат большое количество ошибок (шумов). Решать практические задачи такие процессоры пока не могут. Для этого нужны тысячи, а лучше — миллионы стабильных кубит, на создание которых уйдет еще десяток лет. Тем не менее все понимают, что за этими технологиями — будущее. Ведь создание квантового компьютера поможет найти новые материалы, моделировать химические соединения, решать задачи оптимизации, недоступные для вычисления на классических машинах. Предпринимателям выгодно интересоваться наукой: это помогает их компаниям своевременно находить и внедрять новые технологии. Так, при помощи квантового компьютера в любом бизнесе, где есть поэтапно выстроенный процесс, можно увеличить эффективность хотя бы на несколько процентов. Сперва кажется, что игра не стоит свеч, но пара процентов для крупного промышленного производства означает экономию большого количества средств и ресурсов. Оптимизация процессов положительно влияет и на экологию, так как в результате снижается объем выбросов от производства и затраты на него. Из-за таких потенциальных возможностей инвестиции в разработку квантовых компьютеров кратно увеличились в последние годы. В 2021 году инвесторы из разных стран вложили $1,02 млрд в компании, которые работают над квантовыми вычислениями. По данным PitchBook, это больше, чем за три предыдущих года вместе взятых. Сравните только: $187,5 млн в 2019 году и $93,5 млн в 2015‑м. Сама отрасль тоже растет. Еще в 2010 году квантовыми вычислениями занималась лишь пара крупных корпораций, таких как Siemens AG и IBM, а к 2020 году на рынке работало уже около двухсот компаний. Чаще всего в основе их продуктов и услуг лежат квантовое моделирование материалов, оптимизация, а также машинное обучение. В России отрасль активно развивается при поддержке государства: на исполнение дорожной карты «Квантовые вычисления» до 2024 года выделено более 23 млрд рублей. Несмотря на то, что до «полноценного» квантового компьютера еще далеко, построить бизнес на квантовых технологиях можно уже сейчас благодаря так называемым quantum-inspired алгоритмам. Они используют преимущества квантовых вычислений на классических компьютерах и находят оптимальный ответ за время, имеющее практический смысл. Внедрить квантово-вдохновленные алгоритмы на предприятии куда проще, а значит, и дешевле, чем приобретать (гипотетически) и обслуживать квантовый компьютер. Не говоря о том, что квантово-вдохновленные алгоритмы работают уже здесь и сейчас и позволяют находить решения, которые на 95–99% приближены к наилучшим. Кроме того, в будущем их можно будет использовать и на квантовых компьютерах. Технологию уже применяют для оптимизации пути космических аппаратов, поиска новых лекарств и материалов, планирования сложных производств, например на российских металлургических предприятиях. Инвестиции в науку и внедрение современных технологий можно сравнить с единовременным платежом, который в случае quantum-inspired алгоритмов уже в течение года покажет первые результаты. Несмотря на то, что пока мы продолжаем жить в эру NISQ без полноценного квантового компьютера, нет никаких сомнений: применять новые знания и алгоритмы для достижения квантового преимущества можно уже сейчас.