Может пройти до двух десятилетий, прежде чем потенциал квантовых вычислений полностью раскроется, но страны и корпорации уже активно инвестируют в эту потенциально революционную технологию, чтобы опередить остальных.
В одной из самых защищённых лабораторий США, в исследовательском центре компании IBM неподалёку от Нью-Йорка, тихо гудит криогенный холодильник, поддерживая температуру на сверхнизком уровне — холоднее, чем в глубинах космоса.
Также известный как разбавляющий (dilution) холодильник, он охлаждает оборудование почти до абсолютного нуля (-273,15°C). Переплетение цилиндрических сосудов и проводов защищает другие сложные компоненты — крайне чувствительное к температуре ядро этой технологии.
Всё больше учёных считают, что именно эти компоненты могут представлять будущее вычислений, технологий в целом и даже общества.
Похожее устройство, напоминающее декорацию из фильма о будущем, стоит и в исследовательской лаборатории Google в Санта-Барбаре, Калифорния.
Оба этих устройства — квантовые компьютеры, которые, по мнению многих, откроют путь к прорывам в создании новых материалов, лечении болезней и развитию более мощного искусственного интеллекта (ИИ).
Пока что, из-за высокой стоимости и сложности технологий, в мире насчитывается всего около 100–200 квантовых компьютеров, и не все из них работают на полную мощность.
Некоторые страны, такие как Китай и США, активно инвестируют в квантовые технологии, стремясь первыми раскрыть их колоссальный потенциал. Среди различных направлений квантовых исследований именно квантовые вычисления, по мнению экспертов, обладают наибольшими перспективами.
Сингапур также делает уверенные шаги в этом направлении. В своей речи на Национальном митинге 17 августа премьер-министр Лоуренс Вонг назвал квантовые вычисления примером долгосрочной приверженности страны передовым научным исследованиям.
«Это совершенно новый способ обработки информации, способный преобразить многие отрасли», — сказал он. — «Пока это только начало пути, но, возможно, через 10–20 лет мы увидим настоящие прорывы».
Речь господина Вонга намекнула на зарождающуюся индустрию, которая, по мнению некоторых экспертов, в будущем может стать настолько же ценной, как мировая полупроводниковая отрасль.
В мае 2024 года правительство объявило о запуске Национальной квантовой стратегии — инвестиции в размере 300 миллионов сингапурских долларов (около 233 миллионов долларов США) для развития исследований в области квантовых технологий и подготовки квалифицированных специалистов. Это дополняет 400 миллионов SGD, вложенные в квантовые разработки Национальным исследовательским фондом с 2002 года.
Согласно исследованию консалтинговой компании McKinsey, рынок квантовых вычислений вырастет с 4 миллиардов долларов США в 2024 году до 72 миллиардов долларов к 2035 году. Общий объём индустрии квантовых технологий, включая вычисления, связь и сенсорику, может достичь 97 миллиардов долларов уже через десятилетие.
Наряду с огромными возможностями квантовые технологии несут и риски, особенно если Сингапур не будет активно инвестировать в них. Это может затронуть национальную кибербезопасность и оборону.
Издание CNA TODAY подробно рассматривает, что такое квантовые вычисления, почему Сингапур делает на них ставку и каковы риски, если страна отстанет в этой стремительно развивающейся сфере.
КВАНТОВЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ: БОЛЬШЕ, ЧЕМ НАУЧНАЯ ФАНТАСТИКА
Для поклонников научной фантастики и супергеройских фильмов слово «квантовый» звучит знакомо. Вспомните квантовое измерение в фильмах Marvel о Человеке-муравье или квантовые путешествия во времени в «Мстителях: Финал».
Хотя всё это лишь выдуманные комиксные фантазии, ближе к магии, настоящие квантовые технологии сегодня активно развиваются по всему миру.
Эти технологии основаны на квантовой механике — строго определённой области физики, опирающейся на математические уравнения, — и уже находят практическое применение. Среди них — квантовая связь, квантовые вычисления и квантовая сенсорика.
Партнёр консалтинговой компании KPMG в Сингапуре, специалист по технологическому консультированию Джеймс Уилсон, отметил:
«За последнее десятилетие достижения в этой области уже продемонстрировали её потенциал. Например, квантовые компьютеры способны решать крайне сложные математические задачи, с которыми классические системы справляются неэффективно».
Как же они работают?
В отличие от обычных компьютеров, которые используют двоичный код — единицы и нули, — квантовые компьютеры оперируют квантовыми битами, или кубитами.
Доктор Су Йи, главный исследователь Национального центра квантовых вычислений, объясняет:
«Представьте, что обычный компьютерный бит — это простой выключатель: он либо включён (1), либо выключен (0). Квантовый бит, или кубит, — это особый выключатель, который может иметь вероятность быть одновременно включённым и выключенным.
Эта способность, известная как суперпозиция, позволяет кубитам одновременно рассматривать огромное количество возможных состояний, что и делает квантовые вычисления столь мощными.
Когда кубиты соединяются друг с другом — явление, известное как запутанность (entanglement) — их вычислительная мощность растёт экспоненциально.
«Мы можем использовать эту мощность, чтобы ускорить определённые типы вычислений,» — объясняет доктор Су Йи, исполнительный директор Института высокопроизводительных вычислений при Агентстве науки, технологий и исследований (A*STAR).
Для наглядности представим лабиринт. Обычный компьютер будет проверять каждый возможный путь по очереди, пока не найдёт выход. А квантовый компьютер способен исследовать множество путей одновременно, находя решение в разы быстрее.
Доктор Майлз Аптон, генеральный менеджер Cambridge Consultants по Азиатско-Тихоокеанскому региону, добавляет:
«Эта способность позволяет квантовым компьютерам решать чрезвычайно сложные задачи — например, моделировать молекулы или оптимизировать системы такой сложности, что даже современные суперкомпьютеры не в состоянии с ними справиться».
А каковы перспективы купить один из этих сверхумных компьютеров для домашнего офиса в ближайшее время?
Почти нулевые, утверждают эксперты. Они единодушны во мнении, что квантовые компьютеры вряд ли окажутся в руках обычных людей.
«Главная проблема в том, что кубиты чрезвычайно хрупки — они теряют своё состояние даже при малейшем внешнем воздействии,» — объясняет доктор Аптон.
Современные квантовые компьютеры могут функционировать только при сверхнизких температурах, близких к абсолютному нулю.
«Большинство людей никогда не будут владеть или управлять квантовым компьютером у себя дома или в офисе. Вместо этого к квантовым вычислениям будут получать доступ через облако, так же, как сегодня к инструментам искусственного интеллекта,» — говорит доктор Аптон.
«Крупные поставщики и специализированные лаборатории будут управлять “железом”, а компании, исследователи и даже отдельные пользователи смогут удалённо использовать квантовые возможности.»
НОВЫЕ ЛЕКАРСТВА, ЛУЧШИЕ СПОСОБЫ ИНВЕСТИРОВАТЬ
Обладая колоссальной вычислительной мощностью, квантовые вычисления открывают огромные возможности для самых разных отраслей.
Например, их использование может ускорить развитие искусственного интеллекта (ИИ) — технологии, которая уже меняет то, как мы работаем и живём.
Шанмуга Сунтар Мунианди, директор по архитектуре и главный евангелист компании Denodo в Азиатско-Тихоокеанском регионе, объясняет:
«Квантовые вычисления способны ускорить обучение сложных моделей, работающих с огромными объёмами данных. Это может преобразить такие сферы, как здравоохранение, обеспечивая более раннюю и точную диагностику заболеваний, или финансы, где квантовые алгоритмы могут улучшить модели оценки рисков и оптимизацию инвестиционных портфелей».
Кроме того, по его словам, квантовые компьютеры смогут моделировать молекулярные взаимодействия, что позволит ускорить открытие и разработку новых лекарств.
В области логистики и цепочек поставок квантовые технологии помогут оптимизировать маршруты и управление запасами значительно быстрее, чем это делают современные системы. Также с их помощью можно будет предсказывать рыночные колебания, изменения спроса и сбои у поставщиков.
Эта технология может сыграть важную роль и в решении глобальных проблем человечества.
Квантовые компьютеры могут улучшить моделирование климата, позволяя учёным точнее симулировать климатические системы и продвигать экологические исследования, отметил Шанмуга Сунтар Мунианди.
Эти и другие преимущества, по словам доктора Су Йи, косвенно повлияют на жизнь большинства людей:
«Более совершенные продукты, более чистая энергия и более эффективные лекарства — всё это будет разрабатываться быстрее, чем когда-либо прежде».
Он добавил:
«Для Сингапура такие прорывы могут укрепить ключевые отрасли — здравоохранение, энергетику и передовое производство — сохранив нашу конкурентоспособность в будущем, где знания и инновации становятся движущей силой роста».
Квантовые технологии и безопасность
Доктор Вонг Сви Лян, старший научный сотрудник Офиса прорывных технологий HTX (Home Team Science and Technology Agency), отметил, что квантовые вычисления могут принести пользу и в сфере национальной безопасности.
Одно из возможных применений — анализ опасных веществ.
«Мы могли бы использовать квантовые симуляции для более глубокого понимания химических, биологических и токсичных агентов. Это помогло бы спасательным службам быстрее определять угрозы и находить наиболее безопасные способы их нейтрализации,» — объяснил доктор Вонг.
Кроме того, квантовые алгоритмы могли бы оптимизировать распределение ресурсов и маршруты экстренного реагирования.
«Симуляции новых материалов на базе квантовых вычислений также помогут HTX разрабатывать более надёжные средства защиты и сенсоры для спасателей, сокращая сроки создания жизнеобеспечивающего оборудования,» — добавил он.
КВАНТОВЫЕ ИНИЦИАТИВЫ СИНГАПУРА
Профессор Лам Пинг Кой, главный квантовый учёный A*STAR и директор программы Quantum Innovation Centre, отметил, что многие страны уже активно инвестируют в квантовые технологии, включая квантовые вычисления.
Однако масштабы инвестиций и амбиции значительно различаются.
«Некоторые государства, такие как Китай и США, лидируют с многомиллиардными программами, в то время как другие делают ставку на развитие узких специализированных направлений».
Национальная квантовая стратегия Сингапура сосредоточена на четырёх ключевых направлениях:
Развитие научного превосходства,
Создание инженерных компетенций,
Формирование инновационной экосистемы и предпринимательства,
Подготовка нового поколения специалистов в области глубоких технологий (deep tech).
Возглавляет реализацию стратегии Национальное квантовое управление (National Quantum Office, NQO) — национальная платформа, созданная при агентстве A*STAR в 2022 году.
По словам исполнительного директора NQO Лин Кеок Тонга, через эту инициативу Сингапур стремится укрепить свою долгосрочную конкурентоспособность и закрепить позиции как центра будущего в области квантовых технологий.
«Сингапур уже достиг значительного прогресса в рамках стратегии,» — отметил господин Лин. «Благодаря национальным программам, координируемым NQO, мы переводим научные исследования в практические приложения, создаём партнёрства с мировыми лидерами и открываем ранние пути для внедрения квантовых технологий в промышленности.»
Среди многочисленных инициатив, направленных на то, чтобы утвердить Сингапур как ведущий центр квантовых технологий, особое внимание уделяется подготовке специалистов через Национальную программу квантовых стипендий (National Quantum Scholarships Scheme), запущенную в августе 2024 года.
На сегодняшний день в рамках программы уже выдано 20 стипендий на обучение в аспирантуре (PhD), и к 2030 году планируется довести их количество до 100.
По словам господина Лин Кеок Тонга, в квантовой экосистеме Сингапура сейчас насчитывается более 300 исследователей.
Кроме того, предпринимаются шаги для привлечения зарубежных стартапов и поддержки местных компаний, работающих в области квантовых технологий.
София Нг, исполнительный директор по развитию стартап-экосистемы в Enterprise Singapore, отметила, что существует несколько инициатив, способствующих этой цели. Одна из них — партнёрство с венчурными фондами deep tech-направления, такими как Eleve8 и Origgin, для инвестирования в квантовые стартапы через программу Startup SG Equity.
Она добавила, что Сингапур обладает всеми условиями для дальнейшего продвижения в этой области, ведь здесь уже действует более 4 500 технологических стартапов, более 500 венчурных фондов и 220 акселераторов и венчурных инкубаторов.
Более того, Сингапур входит в число самых быстрорастущих стартап-экосистем мира — с 2020 года страна поднялась на 12 позиций и заняла 4-е место в глобальном рейтинге стартап-экосистем Startup Blink 2025, международной исследовательской платформы.
София Нг из Enterprise Singapore отметила, что помимо поддержки роста квантовых стартапов, агентство также сосредоточено на приближении квантовых технологий к бизнесу и повышении осведомлённости компаний и конечных пользователей об их возможностях.
Одним из примеров является Singapore Week of Innovation and Technology (SWITCH) — флагманская конференция, которая объединяет исследователей, корпорации, инвесторов и стартапы со всего мира, чтобы обсуждать передовые технологии, включая квантовые. В этом году мероприятие пройдёт с 29 по 31 октября.
Квантово-защищённые сети и цифровая безопасность
Отдельно, в июне 2023 года, Управление по развитию инфокоммуникационных медиа (IMDA) запустило программу National Quantum-Safe Network Plus, направленную на укрепление устойчивости и безопасности бизнеса в цифровой экономике Сингапура.
Одной из ключевых задач IMDA является защита страны от рисков, связанных с развитием квантовых компьютеров, в частности угроз, способных в будущем взломать существующие системы шифрования.
«Эта инициатива делает Сингапур одной из первых стран, интегрирующих подобные технологии, и гарантирует, что наши предприятия смогут безопасно взаимодействовать с глобальными рынками, когда другие города начнут внедрять свои квантово-защищённые сети,» — сказала доктор Он Чен Хуэй, заместитель исполнительного директора группы BizTech при IMDA.
«Наша долгосрочная цель — интегрировать квантово-защищённую сеть Сингапура с аналогичными сетями в других странах, создав глобальную систему безопасных квантовых интернет-соединений.
Это позволит компаниям заранее защитить коммуникации и данные, особенно в отраслях, где критична целостность информации — таких как финансовая, медицинская и юридическая сферы».
Крупный бизнес тоже делает ставку на квантовые технологии
Не только правительство Сингапура инвестирует в передовые разработки — крупные корпорации также активно включаются в процесс.
Одной из таких компаний является Singtel, которая с 2022 года инвестирует в квантово-защищённые технологии и запустила первую в Юго-Восточной Азии квантово-защищённую сеть совместно с компанией ID Quantique.
Эта услуга предназначена для организаций из ключевых отраслей, таких как национальная безопасность и финансы, помогая им внедрять квантовые технологии.
Генеральный директор Singtel Нг Тян Чонг отметил:
«Мы призываем все предприятия начать изучать и тестировать квантовые технологии уже сейчас, чтобы быть готовыми к внедрению квантово-защищённых решений и защите своих критически важных активов».
Аналогично, банк OCBC ещё в 2021 году разработал «квантовую дорожную карту», чтобы укрепить свои технологические возможности и оставаться на передовой инноваций.
Банк сотрудничает с Национальным университетом Сингапура (NUS), Технологическим университетом Наньян (NTU) и Университетом менеджмента Сингапура (SMU), чтобы оценить потенциал применения квантовых технологий в ключевых банковских операциях и других областях.
OCBC также стал одним из первых банков, начавших обучение сотрудников квантовым технологиям. К 2026 году планируется подготовить более 100 специалистов среднего уровня. По состоянию на конец 2024 года, обучение уже прошли около 50 сотрудников, достигших как минимум среднего уровня владения квантовыми технологиями, сообщил банк в прошлом месяце.
Партнёр компании KPMG, Джеймс Уилсон, отметил:
«Сингапур не просто экспериментирует — он позиционирует себя как квантовый центр Азии и всего региона. Правительство понимает трансформационный потенциал квантовых вычислений для таких сфер, как биотехнологии, финансы и национальная безопасность, и подкрепляет это видение сильной политической поддержкой, стратегическими партнёрствами и финансированием».
ПЕРВЫЕ ШАГИ — НО ЭТО НЕ ПРОСТО ХАЙП
В офисе в районе One-North группа квантовых специалистов сосредоточенно печатает на клавиатурах. Стены офиса, покрытые краской для рисования маркерами, испещрены формулами и кодом, которые большинству людей показались бы непостижимыми.
В соседней комнате несколько экспертов ведут видеоконференцию с коллегами из Дублина (Ирландия), заполняя свои блокноты новыми уравнениями и строками кода по мере обсуждения.
Их объединяет единая цель — создать программное обеспечение, которое позволит разработчикам легко использовать квантовые компьютеры для решения практических задач реального мира.
Все они работают в компании Horizon Quantum, стартапе, основанном в Сингапуре и имеющем офис в Дублине.
Генеральный директор компании, доктор Джо Фитцсимонс, рассказал изданию CNA TODAY, что Horizon Quantum разработала собственные языки программирования и компиляторы, которые уже были протестированы на реальных квантовых компьютерах.
«Продвигаясь к границам возможного в квантовом программировании, мы начинаем видеть элементы первой настоящей квантовой операционной системы, аналогичной ядрам Linux или Windows, формирующиеся в результате нашей работы».
Его компания входит в растущее сообщество квантовых стартапов в Сингапуре.
Как отметил доктор Фитцсимонс, несмотря на то что квантовые вычисления находятся на ранней стадии развития, сейчас — лучшее время, чтобы войти в индустрию.
«Квантовые вычисления могут оказать на мир такое же влияние, какое оказали традиционные компьютеры. Но нужно помнить: прошло более 80 лет с момента создания первых компьютеров до появления генеративного ИИ, и эти достижения стали возможны только благодаря восьмидесятилетнему прогрессу аппаратных технологий. С квантовыми вычислениями — то же самое: потребуется время, прежде чем мир почувствует их настоящий эффект».
Тем не менее, на пути к квантовому будущему остаются серьёзные вызовы.
Джеймс Уилсон из KPMG отмечает:
«Квантовые вычисления — это мощная, но хрупкая технология. Она обладает огромным потенциалом, но пока остаётся очень чувствительным механизмом. Среди ключевых препятствий в области квантовых исследований — стабилизация кубитов, масштабирование квантовых систем и создание надёжных программных платформ».
Поскольку кубиты чрезвычайно чувствительны к внешней среде, включая температуру, это ограничивает длительность их работы и надёжность.
«Построить квантовую машину с достаточным количеством кубитов, которые могут стабильно взаимодействовать, при этом сохраняя низкий уровень ошибок, — задача крайне сложная,» — добавляет Уилсон. «Кроме того, аппаратная часть квантовых систем очень сложна и дорога, а для их стабильной работы требуются ультранизкие температуры».
Шанмуга Сунтар Мунианди из компании Denodo соглашается:
«Квантовые компьютеры сложны и дороги в производстве. К тому же специалистов в этой области всё ещё крайне мало.»
Он также обращает внимание на то, что квантовые компьютеры потребляют огромное количество энергии, а их производство требует редких и специализированных материалов.
«С учётом потенциального воздействия квантовых систем на энергопотребление, важно сбалансировать их развитие с устойчивыми, возобновляемыми и экологически чистыми источниками энергии», — подчёркивает эксперт.
Технология ещё в зачатке, но это не очередной хайп
Несмотря на множество трудностей, возможности, которые откроет квантовая эра, ещё только начинают проявляться. Тем не менее, специалисты подчёркивают: это не очередная модная технология вроде метавселенной.
Доктор Майлз Аптон из Cambridge Consultants отмечает, что квантовые компьютеры уже существуют, и за последние пять лет были достигнуты значительные улучшения в точности и стабильности.
Шанмуга Мунианди добавляет:
«Темпы прогресса в последние годы — от стремительных технологических инноваций до успешных испытаний практических приложений — показывают, что квантовые вычисления могут стать реальностью гораздо раньше, чем ожидается».
По его оценке, это может произойти уже в течение следующего десятилетия.
Он также отмечает мощный глобальный инвестиционный импульс:
«В развитие квантовых технологий активно вкладываются технологические гиганты, такие как IBM и Google, а также специализированные квантовые компании. Кроме того, государственные программы в таких странах, как Китай, Европа, Япония, Сингапур и США, будут и дальше ускорять развитие отрасли».
РИСК НЕ ВОСПРИНИМАТЬ КВАНТОВЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ СЕРЬЁЗНО
Отказ от инвестиций в квантовые технологии и квантовые вычисления может создать серьёзные риски для Сингапура, особенно в сфере кибербезопасности.
В сингапурских стартапах pQCee и SpeQtral уже идёт гонка за то, чтобы разработать квантово-защищённые технологии, способные оберегать конфиденциальные данные в будущем.
Сегодня большинство цифровой информации защищено при помощи шифрования, основанного на математических задачах — таких как факторизация или вычисление логарифмов. Однако достаточно мощные квантовые компьютеры смогут решать эти задачи в считанные секунды, тем самым взламывая современные системы шифрования и раскрывая секретные или персональные данные.
Главная тревога — в другом:
Злоумышленники уже готовятся использовать эту технологию для атак.
Сооснователь и генеральный директор SpeQtral, Лум Чунь Ян, поясняет:
«Проблема в том, что хакеры применяют стратегию “собери сейчас, расшифруй потом” — то есть собирают зашифрованные данные уже сегодня, рассчитывая взломать их, когда квантовые компьютеры станут достаточно мощными».
Именно поэтому компания SpeQtral сосредоточена на квантовом распределении ключей (Quantum Key Distribution) — технологии, использующей квантовые источники света и спутники для безопасной передачи ключей шифрования.
«Обычного человека вопрос защиты данных может мало волновать, но для критической инфраструктуры, финансовых институтов, оборонных структур и правительств такие квантово-защищённые технологии уже сегодня жизненно необходимы».
С ним согласен доктор Тан Тейк Гуан, генеральный директор и сооснователь pQCee. Он подчёркивает важность создания продуктов и решений, защищающих от квантовых угроз ещё до того, как они станут реальностью.
Стартап pQCee занимается разработкой постквантовой криптографии — методов шифрования, устойчивых к взлому с помощью квантовых компьютеров.
«Угрозы, исходящие от квантовых вычислений, вполне реальны уже сегодня. У этой технологии огромный потенциал, но важно заранее выстроить защиту и быть на шаг впереди», — подчеркнул Тан.
КВАНТОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК СТРАТЕГИЧЕСКОЕ НАПРАВЛЕНИЕ
Лин Кеок Тонг из Национального квантового управления (NQO) отметил, что долгосрочная конкурентоспособность Сингапура напрямую зависит от способности развивать технологии, которые будут формировать будущее.
«Квантовые технологии способны трансформировать такие отрасли, как финансы, здравоохранение и логистика. Это сферы, критически важные для нашей экономики и общества. Для небольшой страны особенно важно иметь чёткую и скоординированную стратегию, чтобы направлять ресурсы туда, где Сингапур может создать уникальные сильные стороны и глобальную значимость».
Он добавил, что небольшие размеры страны дают ей гибкость и скорость, позволяя быстро координировать действия и строить связанную экосистему квантовых технологий.
«Комбинируя эту гибкость с сильными международными партнёрствами, Сингапур формирует ведущую среду для инноваций и внедрения квантовых технологий, укрепляя свою репутацию надёжного и конкурентоспособного партнёра в глобальной квантовой экосистеме».
ВЗГЛЯД В ДОЛГОСРОЧНОЕ БУДУЩЕЕ
Доктор Су Йи из Национального центра квантовых вычислений сравнил нынешние инвестиции Сингапура в квантовые технологии с первоначальными инвестициями страны в интернет в 1980-х годах.
«Вместо того чтобы гнаться за быстрыми результатами, мы вкладываемся в развитие компетенций, инфраструктуры и кадров, чтобы быть готовыми, когда технология достигнет зрелости. Уже сегодня мы закладываем фундамент через исследовательские программы, инфраструктуру и образовательные стипендии, чтобы Сингапур был готов воспользоваться преимуществами квантовой эпохи, когда она наступит».
“РАБОТАТЬ НА КВАНТОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СЕГОДНЯ — КАК РАБОТАТЬ НА ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ В 1970-х”
Доктор Джо Фитцсимонс из Horizon Quantum подвёл итог:
«Работать с квантовыми вычислениями сегодня — это как заниматься персональными компьютерами в 1970–1980-х или вычислительной техникой в 1950–1960-х годах. Технология ещё не полностью доказала свою состоятельность, но именно поэтому работа над ней сейчас имеет особую важность».
КВАНТОИД 
You must be logged in to post a comment.