(2) Квантовые вычисления позволяет отказаться от вычислений на основе кремниевых полупроводников?

📌 Квантовые компьютеры представляют собой новый технологический рубеж, но в краткосрочной перспективе они скорее всего будут в значительной степени опираться на обычные полупроводниковые чипы.

Несмотря на способность к быстрым вычислениям, квантовые компьютеры также имеют уязвимости. Эти уязвимости проистекают из опоры на эффект суперпозиции, присущий квантовым системам. В отличие от классических битов, кубиты могут быстро декогерировать даже при низком уровне шума. Поэтому для эффективного использования квантовых компьютеров критически важно разрабатывать технологии стабилизации кубитов и внедрять квантовую коррекцию ошибок (QEC) для исправления декогерированных кубитов. В этих процессах эффективно себя показывают суперкомпьютеры, что порождает текущий ландшафт «гибридных квантовых вычислений», который объединяет квантовые компьютеры и суперкомпьютеры.

В этом контексте растет спрос на полупроводники, способные выполнять сложные алгоритмы QEC с использованием возможностей параллельных вычислений GPU, а также на те, которые повышают скорость передачи данных между квантовыми компьютерами и суперкомпьютерами.

На момент, когда квантовые компьютеры достигнут коммерциализации - обычно считается, что это произойдет, когда они будут включать более одного миллиона кубитов на компьютер, может оказаться, что вместо сокращения рынка современных кремниевых полупроводников мы будем наблюдать повышение спроса на те из них, которые станут активно применяться в составе квантовых компьютеров.

Квантовые вычисления могут применяться в различных областях, включая решение сложных проблем в логистике и в управлении цепочками поставок, ускорение разработки лекарств за счет молекулярного моделирования, повышение кибербезопасности с помощью современных методов шифрования и улучшение алгоритмов искусственного интеллекта и машинного обучения. В частности, существует потенциальная краткосрочная угроза для финансовой и охранной отраслей из-за риска компрометации существующих систем шифрования. Этот сценарий, вероятно, будет стимулировать активные государственные инвестиции в разработку этих технологий.

Намечая путь вперед

🎈Балансировка квантовых и классических ресурсов.

Отказоустойчивые квантовые системы все еще могут полагаться на быстрые классические процессоры для коррекции ошибок, планирования и пред-/пост-обработки данных. Производители чипов должны согласовывать свои дорожные карты, чтобы поставлять ASIC для управления с низкой задержкой, крио-совместимые интерфейсы и высокоскоростные каналы связи, которые связывают квантовые модули с классическими кластерами суперкомпьютеров.

🎈Два лагеря квантовых компьютеров.

Перспективы квантовых вычислений сейчас принято связывать с двумя основными путями развития. Выбор пути будет влиять на стратегии в отношении полупроводников. Один путь – это использование кубитов на основе сверхпроводимости. В рамках этого концепта можно использовать существующие полупроводниковые подходы, отличающиеся высокой масштабируемостью.

Другой путь – это вычислительные системы на основе захваченных ионов. Для этих систем характерен относительно более низкий уровень ошибок, они могут работать при комнатной температуре.

Мониторинг этих сценариев развития квантовых технологий может помочь полупроводниковым игрокам найти свою позицию на этом возникающем поле.

🎈Сотрудничество с правительством.

Поскольку технология охватывает физику, материалы и передовое производство, получение государственных грантов на НИОКР, налоговых льгот и создание государственно-частных партнерств может ускорить развитие полупроводниковых направлений, связанных с квантовыми технологиями. А также снизить риски, хотя последнее, спорно.

@RUSmicro, по материалам отчета PwC Semiconductor and Beyond