Jak kształtują się globalne wydatki na komputery kwantowe i jak może wyglądać przyszłość tej technologii?

W związku z dużym potencjałem technologii kwantowej, wiele państw przeznacza na ten cel olbrzymie budżety na badania i rozwój. Jak wynika z raportu EY pt. “W kierunku odpowiedzialnych obliczeń kwantowych” – przygotowanego wspólnie z Uniwersytetem Oxfordzkim – dotychczasowe globalne wydatki na tworzenie technologii kwantowych sięgają 40 mld dolarów rocznie. Polska nie chce pozostać w tej kwestii w tyle, ale rodzime inwestycje w tym obszarze są znacznie mniejsze, niż w sąsiednich państwach.

W raporcie przytoczono dane „Overview of Quantum Initiatives Worldwide 2023”, które wskazują na dużą dominację rynkową Chin. Państwo Środka skierowało bowiem na wspomniany cel 15 mld dolarów. Wydatki innych państw są dużo mniejsze. Program Wielkiej Brytanii opiewa na 4,3 mld dolarów. Na trzecim miejscu znajduje się USA ze swoim „Quantum Initiative” i 3,75 mld dolarów finansowania. Z kolei w Unii Europejskiej największym budżetem dysponują Niemcy. Wynosi on 3,3 mld dolarów. To znacząca kwota, biorąc pod uwagę fakt, że na program Quantum Flagship cała wspólnota UE chce przeznaczyć 1,1 mld dolarów.

“Obecnie w wyścigu o dominację w dziedzinie technologii kwantowych prym wiodą dwa mocarstwa: Stany Zjednoczone i Chiny. Obie te potęgi inwestują ogromne środki w badania i rozwój technologii kwantowych, zdając sobie sprawę z ich strategicznego znaczenia dla przyszłości. Cele, do których dążą oba kraje, są wielowymiarowe. Po pierwsze, komputery kwantowe obiecują rozwiązanie problemów, które są obecnie nieosiągalne dla klasycznych maszyn. Po drugie, technologia ta ma zastosowanie w kryptografii, co ma ogromne znaczenie dla bezpieczeństwa narodowego” – komentuje Łukasz Baiński, Senior Manager i ekspert technologii kwantowych w zespole Technology Consulting, EY Polska.

Komputery kwantowe – jak będzie wyglądać ich przyszłość?

Wczesny etap rozwoju maszyn kwantowych w połączeniu z ważną rolą, jaką mogą one odegrać na rynku i przewidywanym wpływem na wiele obszarów życia, rodzi szereg pytań odnośnie kierunku rozwoju tej technologii. EY w ramach badania rozmawiało z wiodącymi ekspertami z całego świata, którzy działają w obszarach przemysłu, szkolnictwa wyższego czy IT. Podzielili się oni swoimi przemyśleniami i przewidywaniami dotyczącymi rozwoju technologii kwantowej.

Nawet 95% z nich zgodziło się, że należy rozważyć, jak nowe technologie wpłyną na społeczeństwo. 76% wskazało natomiast, że pogoń za nowymi rozwiązaniami technologicznymi może wyprzedzić nasze zrozumienie potencjalnych zagrożeń, związanych z ich wdrożeniem. Jednocześnie, 84% ankietowanych wskazało, że oczekiwania względem nowych technologii bardzo często są przesadzone.

Wśród respondentów panowała też zgoda, jeżeli chodzi o kwestie wpływu państwa na nowe technologie. 92% odpowiedziało, że rząd powinien być zaangażowany w proces finansowania ich rozwoju. Z kolei 87% zaznaczyło, że prawodawcy powinni być szczegółowo informowani na temat tworzonych rozwiązań.

Możliwe scenariusze rozwoju

Ekspertom z branży przedstawiono też szereg potencjalnych scenariuszy rozwoju technologii kwantowych. Poproszono ich o wskazanie, co sądzą o prawdopodobieństwie ich realizacji i potencjalnym wpływie na gospodarkę i społeczeństwo.

1. Kwantowy monopol – jest to sytuacja, w której jeden podmiot osiąga znaczną przewagę w kontekście rozwiązań kwantowych, monopolizując rynek i zmuszając użytkowników do korzystania ze swoich rozwiązań. Większość ekspertów (55%) uznała, że miałoby to wysoki wpływ. Nie byli jednak zgodni co do prawdopodobieństwa wystąpienia takiej sytuacji.

2. Kwantowe bezpieczeństwo – według tego scenariusza kwantowe komputery zapewnią (po raz pierwszy w historii) stuprocentowe bezpieczeństwo transmisji danych. W tym wypadku najwięcej (39%) ekspertów wskazało średni poziom wpływu oraz średnie prawdopodobieństwo wystąpienia takiego zjawiska.

3. Kwantowy podział – w tym scenariuszu kilka regionów świata osiąga wysoki stopień zaawansowania w kwestii komputerów kwantowych, „dzieląc” tym samym planetę na obszary o dużo większym potencjale innowacyjnym. 47% ekspertów uznało, że miałoby to duży wpływ na gospodarkę. Przy tym aż 55% zaznaczyło, że jest to bardzo prawdopodobny scenariusz.

4. Kwantowe deszyfrowanie – jest to sytuacja, w której rozwój komputerów kwantowych wyprzedzi inne technologie. Stworzy to ryzyko zaburzenia procesów opartych na szyfrowaniu komunikacji – transakcji finansowych czy korespondencji rządowej. 71% ekspertów uznało, że taki scenariusz miałby bardzo duży wpływ na życie ludzi. Jednocześnie 39% powiedziało, że prawdopodobieństwo jego wystąpienia jest niskie.

5. Kwantowa kooperacja – ten scenariusz zakłada, że korporacje i instytucje będą kooperować w tworzeniu kwantowych rozwiązań. Wpływ takiego działania został oceniony jako wysoki przez 55% badanych. Niestety, 45% uznało, że jest to mało prawdopodobna przyszłość.

6. Kwantowe zapotrzebowanie na zasoby – jest to obawa o to, że rozwój komputerów kwantowych przyczyni się do zwiększenia zużycia energii i większej produkcji śladu węglowego. 42% ekspertów przyznało, że konsekwencje takiego zjawiska byłyby duże. Jednocześnie nawet 63% stwierdziło, że prawdopodobieństwo jego wystąpienia jest małe.

7. Kwantowa kooperacja międzynarodowa – w tym przypadku rządy krajów tworzą ponadnarodowe grupy, by współpracować nad technologią kwantową. Taki scenariusz 52,6% ekspertów uznało za ten o dużym wpływie.  55% uważa go jednak za mało prawdopodobny.

8. Kwantowy zysk środowiskowy – scenariusz zakłada, że dzięki komputerom kwantowym obciążenie dla środowiska naturalnego się zmniejszy.  Aż 68,7% badanych przyznało, że miałoby to duży wpływ. Równocześnie 50% zaznaczyło w tym wypadku średnie prawdopodobieństwo realizacji.

Czy Polska bierze udział w kwantowym wyścigu?

Polska jest jednym z krajów, które mają świadomość istotności rozwiązań kwantowych i ich potencjalnego wpływu na gospodarkę. Jednak póki co nie posiadamy jeszcze własnego komputera kwantowego. Pierwszy z nich – o wartości 12,28 mln euro – mamy otrzymać w 2025 roku. O urządzenie to wzbogaci się Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe.

Powstanie poznańskiego komputera kwantowego jest efektem zaangażowania Polski w dwie inicjatywy europejskie – European High Performance Computing i European Quantum Communication Infrastructure. Dzięki nim budowana jest nie tylko siatka połączeń kwantowych, ale też same urządzenia. Drugi komputer współfinansowany przez Polskę będzie znajdował się w czeskiej Ostravie. Oba mają zostać wykorzystane do celów badawczo-rozwojowych.

“Bardzo cieszy mnie wkład Polski w rozwój technologii kwantowych. Nasz kraj ma ogromny potencjał intelektualny i cenionych na świecie informatyków. Projektowanie algorytmów i programowanie komputerów kwantowych oparte jest o zupełnie inne paradygmaty niż te znane z klasycznej maszyny Turinga. O ile nie będziemy w stanie konkurować w zakresie hardware, o tyle w obszarze software widzę największe szanse dla naszego kraju i możliwości na realne konkurowanie z potęgami takimi jak USA czy Chiny” – podsumowuje Łukasz Baiński.