Инвестиции в квантовые компьютеры: на что стоит обратить внимание

Уже много лет вокруг квантовых компьютеров ходит огромное количество разговоров в духе «это изменит мир, это технологический прогресс». Но время идет, новости о квантовых компьютерах с завидной периодичностью выходят в свет, а мир все никак не перевернется. Но как обстоят дела на самом деле и когда нам ждать технологического скачка.

До сих пор мы полагались на суперкомпьютеры для решения большинства сложных проблем. Это очень большие классические компьютеры, часто с тысячами классических ядер. Однако суперкомпьютеры не очень хороши для решения некоторых типов задач, которые на первый взгляд кажутся простыми. Вот почему нам нужны квантовые компьютеры.

Представьте, что вы хотите усадить 10 человек за 1 стол, где есть только один оптимальный план рассадки из всех возможных комбинаций. Сколько различных комбинаций вам нужно изучить, чтобы найти оптимальную? Для размещения 2 человек потребуется 2 варианта комбинаций. 5 человек создает 120 комбинаций. При размещении 10 человек за одним столом понадобится составить 3 628 800 комбинаций.

Всего 10 человек и один стол создают более 3 млн комбинаций, а представьте количество комбинаций при больших значениях, 100 человек 1000 или 10 000 человек, такие вычисления уже не под силу классическим компьютерам. Суперкомпьютерам приходится анализировать каждую комбинацию одну за другой, что может занять много времени. На некоторые вычисления могут уйти миллиарды лет. И тут на помощь приходит квантовые компьютеры, способные значительно сократить время сложных вычислений. Неделя работы суперкомпьютера соответствует 1 секунде существующих квантовых компьютеров.

Работа квантовых компьютеров основана на двух принципах квантовой механики: спутанность и принцип суперпозиции.

Классические компьютеры работают в двоичной системе 1 или 0(бит), комбинации и последовательности 1 и 0 несут определенные данный. Процессор может передавать либо 1 либо 0. Принцип суперпозиции позволяет элементам процессора находится одновременно в 2 состояниях и 1 и 0. Как монетка подброшенная вверх, пока не упала одновременно может быть и орлом и решкой. Бит который может находится в состоянии 1 и 0 одновременно называется кубитом. Чем больше кубитов тем больше одновременных вычислений можно проводить. Сейчас ведутся разработки по созданию компьютера на основе фотонов света с характеристиками в 1 000 000 кубит. (сейчас компании представляют КК создала 20-50 кубит)

Для работы суперкомпьютера кубиты должны быть взаимосвязаны между собой и работать как одна система, за это отвечает спутанность. Все эти свойства квантового компьютера позволяют одновременно анализировать миллионы различных вариантов и комбинаций. В примере со столами квантовый компьютер за секунды найдет оптимальный вариант рассадки. На примере эволюции жизни на земле. Квантовый компьютер способен за короткое время найти жизнеспособные комбинации сложных органических молекул, как природа, которой на решение этих задач потребовалось миллиарды лет.

Теперь поиск таких комбинаций стал доступен искусственным путем через квантовые вычисления, с появлением более мощных квантовых компьютеров мы сможем смоделировать возможное существование и взаимодействие всех веществ и элементов. Источник: IBM Quantum

Как и обычных компьютеров, сфера применения КК крайне широка, от части мы еще не знаем весь потенциал квантовых вычислений, которые затронут практически все сферы деятельности человека.

Аэрокосмическая отрасль. КК необходим для сложных расчетов траекторий полетов, нагрузок с огромным количеством переменных.

Криптография. Будут найдены не только способы расшифровки всех возможных кодирований, но и новые способы квантового шифрования, что приведет к новым возможностям в кибербезопасности.

Искусственный интеллект. С появление КК, искусственный интеллект шагнет далеко вперед. Теперь он сможет анализировать миллионы вариантов развития событий.

Логистика. Транспортная компания, осуществляющая доставку в десятки и сотни городов, сможет узнать оптимальный маршрут, чтобы сэкономить на расходах на топливо.

Инвестиции. Станет возможно путем сложных расчетов сбалансировать риски инвестиционных портфелей и предсказывать возможную волатильность.

Экология. Снижение выбросов углерода в атмосферу с помощью открытия новых материалов.

Нефтедобывающие компании моделируют месторождения и способы эффективной добычи.

Химия. Способность квантовых компьютеров точно моделировать молекулярные реакции, вплоть до субатомного уровня, имеет огромное значение для всего, от открытия лекарств до создания нового поколения легких и долговечных аккумуляторных батарей. Большинство химиков, которые занимались традиционными лабораторными исследованиями, понимают, что часы, месяцы и даже годы могут быть потрачены на то, чтобы попытаться понять, как химические процессы происходят внутри колбы, и научиться контролировать их. Квантовые вычисления обещают ускорить все это.

Некоторые задачи невозможно эффективно выполнить даже на самых мощных современных суперкомпьютерах. КК помогут открыть и синтезировать новые вещества. Которые заменят малоэффективные или вредные вещества используемые сейчас. Это может изменить все начиная от состава пластиковых пакетов до скорости зарядки электромобилей.

Фармакология. С появлением сложных вычислений, появилась возможность моделировать взаимодействие сложных белковых молекул. Одна из главных проблем в поиске лекарств, это поиск веществ нейтрализующих вредоносные белки в нашем организме, так называемых ингибиторов. Для поиска нужных веществ, необходимо смоделировать вредоносный белок и смоделировать взаимодействие его с другими молекулами разных веществ. Для выявления полезных комбинаций необходимо создать сотни миллионов комбинаций взаимодействия. Сложные молекулы белков усложняют поиск лекарств. Но с появлением мощных квантовых компьютеров, человечество сможет найти все возможные ингибиторы вредоносных белков.

Это может привести к открытию лекарств от ныне неизлечимых болезней. И сделать более эффективным лечение любых заболеваний. Используя КК будет сокращено время разработки лекарственных средств, многие лекарства разрабатывают в течении 5-10 лет. Использование технологий КК можно сократить время до 1-2 лет. Применение КК в фармакологии выведет нас на новый уровень в борьбе с заболеваниями. Источник: IBM Quantum, Honeywell Quantum Solutions. Доклад доктора физ-мат наук ( НИВЦ МГУ) Сулимова В. Б «Суперкомпьютеры в медицине» 28.10.2009.

Согласно последнему анализу индустрии квантовых вычислений, проведенному Persistence Market Research, выручка рынка составит 6,9 млрд долларов США в 2021 году. Регистрируя огромный рост на 33,7% с 2021 по 2031 год, ожидается, что к 2031 году рыночная оценка превысит 127,4 млрд долларов США.

Persistence Market Research сообщает, что решения для квантовых вычислений принесли выручку в размере 5,6 млрд долларов в 2020 году. С точки зрения стоимости сегмент услуг определяется как самый быстрорастущий сегмент, который, по оценкам, будет иметь самый высокий среднегодовой темп роста в 39% за следующие десять лет.

IBM-«IBM Quantum является мировым лидером в области квантовых вычислений. Мы стремимся решать сложные проблемы, которые самые мощные суперкомпьютеры в мире не могут решить и никогда не смогут».

D-Wave Systems Inc — создают и поставляем системы, облачные сервисы, инструменты разработки приложений и профессиональные услуги для поддержки непрерывного процесса квантовых вычислений для предприятий и разработчиков

Microsoft позволяет получить доступ к разнообразному квантовому программному обеспечению, оборудованию и решениям от Microsoft и партнеров.

Google продвигает современные технологии квантовых вычислений и разрабатывает инструменты, позволяющие исследователям работать за пределами классических возможностей.

Intel — разработка КК.

Atom Computing, Inc создает масштабируемые квантовые компьютеры из отдельных атомов.

Xanadu Quantum Technologies Inc производство масштабируемых КК, Полностью управляемый квантовый облачный сервис, предлагающий прямой доступ.

Strangeworks,Inc Все квантовые инструменты, которые когда-либо понадобятся, представлены в едином пользовательском интерфейсе.

IonQ производитель компактных КК широкого использования.

Quantum Circuits, Inc. Создание квантовых компьютеров, рассчитанных на масштабирование.

Huawei Высокопроизводительная облачная платформа для крупномасштабного моделирования квантовых схем на основе мощной вычислительной инфраструктуры и инфраструктуры хранения HUAWEI CLOUD

Rigetti — компания, занимающаяся интегрированными системами.Создает квантовые компьютеры и сверхпроводящие квантовые процессоры, на которых они работают. Благодаря платформе Quantum Cloud Services (QCS) машины могут быть интегрированы в любое публичное, частное или гибридное облако.

Honeywell — разработка компьютера с высококачественными кубитами.

Компании, связанные с КК можно разделить на 2 группы. Каждая имеет свои особенности и инвестиционный подход.

Первая группа производители КК. Это компании которые занимаются разработкой и производством квантового оборудования и ПО. В этой группе можно выделить 2 категории.

Первая категория — крупные технологические компании. Особенностью этой категории является то, что это компании с огромной капитализацией и КК одно из подразделений бизнеса. В связи с эти развитие квантовый технологий незначительно повлияет на их капитализацию. К ним относятся Google, IBM, Honeywell, Intel, Microsoft.

Вторая категория — небольшие стартапы, единственной деятельностью которых является разработка КК и, программного обеспечения и предоставление доступа к своим и чужим вычислительным мощностям. Особенностью этих компаний, является низкая капитализация с высоким потенциалом роста, к этой категории относятся такие компании как IonQ, Atom Computing, D-Wave, Rigetti.

Вторая группа — компании использующие квантовые вычисления в своих технологиях и исследованиях. В этой группе можно также выделить 2 категории:

1. Компании, использующие квантовые вычисления для увеличения эффективности существующих технологий. Например нефтяные компании моделируют объемы месторождений и способы эффективной добычи. Понятно что из 1 млрд баррелей запасов нельзя добыть 2 млрд., но можно максимально эффективно использовать потенциал месторождения. Другими словами увеличение эффективности старых рынков. К таким компаниям относятся такие как Exxon Mobile, Boeing, Daimler, JP Morgan Chase, Goldman Sachs, Accenture.
2. Компании использующие квантовые вычисления для получения новых технологий и продуктов. К этой категории относятся фармацевтические, химические компании. Используя квантовые вычисления они смогут открыть эффективные лекарственные средства от разного рода заболеваний, новый материалы и вещества с уникальными свойствами, что приведет к настоящему прорыву и значительному росту прибыли компании. К таким относятся Mitsubishi Chemical.

Что покупать. На фондовом рынке представлены следующие компании из области квантовых вычислений:

• Honeywell ( HON)
• IBM (IBM)
• Google (GOOGL)
• Microsoft (MSFT)
• Intel (INTC)

Это огромные корпорации, которым будет сложно значительно увеличить прибыль, потому что их капитализация значительно больше, чем весь рынок КК. Покупать следует то, что принесет максимальный доход в будущем.

Ставку можно делать на следующие компании:

1. Компании стартапы в области квантовых вычислений, с небольшой капитализацией.
2. Компании, использующие КК для разработок и исследования прорывных технологий и материалов.

1 октября 2021 года компания IonQ объявляет о том, что стала первой публичной компанией в области квантовых вычислений. IonQ, объявила о слиянии с dMY Technology Group, Inc. III ( NYSE: DMYI.U ) (через SPAC). После закрытия сделки акции IonQ торгуются на NYSE под символом «IONQ» как первая публично торгуемая компания по производству оборудования и программного обеспечения в области квантовых вычислений. Предполагаемая рыночная капитализация объединенной компании составляет примерно 2 млрд долларов США.

IonQ создает квантовые компьютеры доступные через облако как в Amazon Braket, так и в Microsoft Azure. К 2023 году IonQ планирует разработать модульные квантовые компьютеры, достаточно маленькие, чтобы их можно было объединить в сеть, что может проложить путь к широкому квантовому преимуществу к 2025 году.

8 июня 2021 г. Компания Honeywell ( NASDAQ: HON ) объявила, что Honeywell Quantum Solutions (HQS) и Cambridge Quantum Computing (CQC), два ведущих в мире предприятия в области квантовых вычислений и квантовых технологий, объединятся для сформировать самую крупную публичную и передовую автономную компанию по квантовым вычислениям в мире. С прогнозом объема индустрии в ближайшие три десятилетия в 1 триллион долларов. Объединение завершится в 3м квартале 2021 г. Даты выхода на рынок пока нет.

6 октября 2021 г компания Rigetti Computing, один из лидеров в области квантовых вычислений с, объявляет о планах стать публичной компанией через слияние с Supernova Partners Acquisition Company II. И со 2 марта 2022 года торгуется под тикером RGTI.

В ближайшие месяцы компания D-Wave планирует стать публичной. Следим и за новостями. Будущее наступает уже сегодня. В настоящие время уже ведутся разработки и исследования во многих отраслях. Сотрудничая с командами IBM Mitsubishi Chemical изучает, как использовать квантовые компьютеры для создания точных симуляций того, что происходит внутри химической реакции на молекулярном уровне.

Mitsubishi Chemical, Университет Кейо и IBM Quantum работает над тем, чтобы лучше лучше понять потенциал лития-кислорода как источника энергии, используя новые алгоритмы, использующие преимущества квантовых вычислений. Исследования уже дали результаты вычислений сложной химической реакции в процессе разряда литий-кислородной батареи.

Инженеры Daimler AG, материнской компании Mercedes-Benz, совместно с IBM работают более энергоемкими аккумуляторными технологиями литий-серных (Li-S) аккумуляторов.

Entropica Labs, сингапурский стартап по разработке квантового программного обеспечения, и BMW Group объединяются с Honeywell Quantum Solutions. Они планируют изучить цепочки поставок и логистику для глобального производителя автомобилей класса люкс.

Исследователи из Goldman Sachs и IonQ и QC Ware,заявили, что продемонстрировали, как математический метод, лежащий в основе анализа финансового риска, может работать на квантовом компьютере лучше и быстрее, чем на обычном.

Cambridge Quantum Computing, заявила, что сотрудничала с японской Nippon Steel Corporation, одним из ведущих мировых производителей стали, чтобы смоделировать поведение кристаллов железа в двух различных конфигурациях. Это химическое моделирование настолько сложное, что ученые не могут точно выполнить его на обычном компьютере.

Samsung — производитель телефонов, планшетов и других устройств Galaxy — недавно начал сотрудничать с Honeywell Quantum Solutions и физиками из Имперского колледжа Лондона, чтобы изучить, как использовать квантовые вычисления для разработки более совершенных аккумуляторов.

Это немногие из примеров начала совместных исследований представителей промышленности и разработчиков квантовых компьютеров и ПО. Но стоит заметить что квантовые компьютеры находятся в самом начале технологического пути, появлением более мощных компьютеров человечество сможет решать все более сложные задачи.

Тема квантовых компьютеров в научной сообществе существует уже давно и только сейчас использование КК входит в наш мир. Это прорывные технологии, которые не оставят в стороне инвесторов и спекулянтов. Но чрезмерная популярность может сыграть злую шутку как эффект доткомов 90 х годах в США. С популяризацией интернета, компании создавали собственные сайты. Трейдеры полагали что наличие интернет сайта увеличит продажи компании, сейчас мы понимаем, что так и есть, но в те времена это приобрело панический неконтролируемый характер.

Трейдеры покупали акции компаний разместившие сайт в интернете как горячие пирожки. Такие покупки загнали рынок до невиданных ранее значений, что в итоге привело к кризису доткомов, и обвалу фондового рынка. Имея идею невероятного прогресса с помощью квантовых компьютеров в бизнесе, с популяризацией этой темы, хотя уже на сайтах ibm описывают технологию как прорывную для многих сфер, мы может получить эффект доткомов.

Убежденность инвесторов и трейдеров в том что КК используемый компанией приведет к значительному росту бизнеса, может спровоцировать мощную волну покупок акций компаний связанных с КК. Как слово blockchain в названии компании в 2016-18 годах провоцировало панически скупки, так и слова quantum будет заставлять трейдеров покупать акции. В результате можем получить очередной пузырь

Квантовые вычисления уже вошли в нашу жизнь, но тем не менее эта отрасль только формируется. Исследования и разработки находятся на начальной стадии. Это самое удачное время для начала инвестиций.

Огромный потенциал рынка квантовых вычислений и результатов научных разработок еще не раскрыт. С появлением на рынке компаний узкоспециализированных в этой сфере, привлечет огромное внимание трейдеров и инвесторов, а это значит что стоимость акций компаний квантовых вычислений будет расти.