Как Китай и Индия соревнуются в разработке квантовых компьютеров?

Что такое кубит?

В то время как традиционные компьютеры обрабатывают информацию с помощью двоичных битов (включенных или выключенных, обозначаемых как 1 и 0), квантовые компьютеры используют квантовые биты, или кубиты, представленные квантовыми частицами. Управление кубитами с помощью управляющих устройств лежит в основе вычислительной мощности квантовых компьютеров.

Кубиты в квантовом компьютере аналогичны битам в традиционном компьютере. По сути, процессор традиционного компьютера выполняет всю свою работу, манипулируя битами. Аналогично, квантовый процессор выполняет всю свою работу, манипулируя кубитами.

Переход от двухмерной к многомерной обработке экспоненциально увеличивает вычислительную мощность. Таким образом, сложные задачи, на решение которых самому мощному суперкомпьютеру потребовались бы годы, будут решаться квантовыми компьютерами за секунды.

Индия отстаёт от Китая в производстве квантовых компьютеров

В апреле этого года правительство Индии одобрило пакет финансирования в размере 730 миллионов долларов США для программы страны «Национальная квантовая миссия» (NQM), целью которой является создание к 2031 году квантовых компьютеров среднего масштаба с 50–1000 физических кубитов.

В июне США и Индия создали Индийско-американский совместный механизм координации квантовой информации для содействия сотрудничеству между промышленностью, научными кругами и государственными организациями, а также работают над всеобъемлющим соглашением по квантовой информационной науке и технологиям.

Однако в настоящее время Организация оборонных исследований и разработок, Институт фундаментальных исследований Тата и ИТ-компания Tata Consultancy Services все еще разрабатывают в Индии 7-кубитный квантовый компьютер.

Тем временем в мае 2021 года китайский ученый Пань Цзяньвэй и его команда из Китайского университета науки и технологий запустили 66-кубитный квантовый компьютер Zuchongzhi-2, который до сих пор остается самым быстрым квантовым компьютером в Китае.

В сентябре 2021 года компания Origin Quantum, производитель квантовых компьютеров из Хэфэя (Китай), объявила о намерении выпустить 1000-кубитный квантовый компьютер к 2025 году. Однако компания столкнулась с трудностями при запуске своего 72-кубитного квантового компьютера Wukong, названного в честь Царя обезьян из китайской мифологии. В настоящее время самый быстрый квантовый компьютер Origin Quantum, Benyuan Wuyuan, выпущенный в 2021 году, имеет скорость всего 24 кубита.

«Исследования и производство квантового компьютера Wukong в настоящее время идут гладко. Его официальный запуск состоится в конце этого года. После этого мы продолжим разработку квантового компьютера со скоростью более 72 кубитов», — заявил Чжан Хуэй, генеральный директор Origin Quantum.

Компания Origin Quantum была основана в 2017 году с целью воплощения достижений китайских научных исследований в практические продукты, сообщил г-н Чжан. Он добавил, что компания потратила три года на то, чтобы самостоятельно обеспечивать себя всеми компонентами для своей продукции.

Чжан заявил, что квантовые компьютеры будут коммерчески выгодны только при достижении скорости от 50 до 100 кубитов. По его словам, с прошлого года компания изучает возможности применения квантовых вычислений в финансах, биомедицине и искусственном интеллекте.

Некоторые ученые показали, что 30-кубитный квантовый компьютер имеет вычислительную мощность суперкомпьютера со скоростью 1 терафлопс (один триллион вычислений в секунду), тогда как 50-кубитный квантовый компьютер при выполнении определенных задач быстрее суперкомпьютера.

Повлияют ли санкции США на развитие квантовых вычислений в Китае?

В октябре прошлого года администрация Байдена запретила экспорт в Китай передовых полупроводников, оборудования для производства полупроводниковых микросхем, квантовых компьютеров и суперкомпьютеров, чтобы помешать китайским военным использовать эту продукцию, особенно при производстве гиперзвуковых ракет и навигационных систем на основе искусственного интеллекта.

В августе этого года президент США Джо Байден подписал указ, запрещающий американским компаниям и фондам инвестировать в китайский сектор полупроводников, искусственного интеллекта и квантовых вычислений с 2024 года.

Компания Origin Quantum вряд ли пострадает от инвестиционных ограничений США, поскольку не получала иностранных инвестиций. Кроме того, компания производит сверхпроводящие чипы для Nexchip Semiconductor Corp., 52,99% которой принадлежит правительству Хэфэя, а 27,44% — тайваньскому производителю полупроводников Powerchip Technology. Производство не пострадает от экспортного контроля и санкций США.

Китайские комментаторы хотят, чтобы Origin Quantum выпустила Wukong как можно скорее.

«Квантовые чипы обладают гораздо большей вычислительной мощностью, чем традиционные полупроводники. Как только технология квантовых чипов станет зрелой, мы сможем снизить зависимость от передовых технологий литографии и стать самодостаточными в производстве высокопроизводительных чипов», — заявил китайский эксперт по полупроводникам.

Развитие квантовых вычислений будет иметь стратегические последствия для глобальной цепочки поставок полупроводников. Успешный запуск смартфона Huawei Mate60 Pro 5G с 7-нм полупроводниковыми чипами продемонстрировал, что Китай не боится внешней технологической блокады и сдерживания.

Вице-президент Origin Quantum Доу Мэн сообщил СМИ 19 сентября, что компания будет изучать возможность использования своего квантового компьютера для анализа медицинских данных.

«Квантовые вычисления обладают преимуществами в обработке графики. Чтобы изучить возможности анализа медицинских данных, мы использовали разработанный нами алгоритм для обработки изображений онкологических пациентов, предоставленных Медицинским колледжем Бэнбу, и сократили время обработки по сравнению с традиционными компьютерами», — добавил Доу Мэн.

Сможет ли Индия догнать Китай в гонке квантовых вычислений?

В ноябре прошлого года IBM представила квантовый компьютер Osprey с 433 кубитами, самый быстрый квантовый компьютер в мире на сегодняшний день. В этом году технологический гигант планирует выпустить квантовый компьютер Condor с 1121 кубитом.

Некоторые эксперты в области технологий полагают, что если квантовый компьютер имеет более 1000 физических кубитов, то он может иметь более 50 логических или используемых кубитов, чего достаточно для выполнения различных вычислений и создания коммерческой ценности.

22 июня США заявили, что приветствуют участие Индии в Консорциуме по квантовому экономическому развитию, который будет способствовать обмену опытом и торговле с единомышленниками — ведущими странами в области квантовых технологий.

В ходе встречи 8 сентября президент США Байден и премьер-министр Индии Нарендра Моди заявили, что две страны будут укреплять научное сотрудничество, включая освоение космоса, биотехнологии и квантовые вычисления.

Однако многие эксперты в области технологий утверждают, что финансирование в размере 730 миллионов долларов может оказаться недостаточным для индийской программы National Quantum Mission, которая включает в себя не только квантовые вычисления, но и квантовую связь, квантовые датчики и измерения, а также квантовые материалы и устройства.

Фактически Индия значительно отстает от Китая в исследованиях в области квантовой связи, поскольку именно Китай вкладывает значительные средства в эту область.