Wersja angielska poniżej/English version below

Technologie kwantowe wykorzystywane są począwszy od obliczeń i kryptografii po badania medyczne i energetykę. Komputery kwantowe mają szansę umożliwić rozwiązywanie problemów dotychczas niemożliwych do rozwiązania przez tradycyjne komputery ze względu na ich ograniczenia mocy obliczeniowej. W tym artykule pochylimy się nad najważniejszymi przewidywaniami dotyczącymi postępu technologii kwantowych w nadchodzącej dekadzie, ze szczególnym uwzględnieniem potencjalnych zastosowań, wyzwań oraz wpływu na różne sektory gospodarki.

Czym są technologie kwantowe?

Jeszcze do niedawna pojęcie "technologie kwantowe" wydawało się pozostawać w sferze science fiction. Jednak jak pokażemy w dzisiejszym artykule, rozwój kwantowy to nasza najbliższa przyszłość, która ma potencjał aby stać się kolejnym etapem rewolucji przemysłowej! Oczekujemy ich wpływ na obszary począwszy od kryptografii po medycynę i energetykę. W przeciwieństwie do tradycyjnych komputerów, które przetwarzają dane w systemie binarnym, komputery kwantowe wykorzystują bity kwantowe zwane kubitami. Są to jednostki informacji zdolne do istnienia w wielu stanach jednocześnie co skutecznie umożliwia rozwiązywanie skomplikowanych problemów z prędkością nieosiągalną dla klasycznych maszyn. Przed inżynierią kwantową istnieją znaczące wyzwania podczas takie jak utrzymanie koherencji kwantowej oraz korekcja błędów. Pomimo tych trudności obecne tempo postępu technologii kwantowej jest obiecujące i można liczyć, że wkrótce odblokują się dla nas niespotykane wcześniej możliwości w tradycyjnym przetwarzaniu i rozwiązywaniu problemów.

Ekspansja rynkowa technologii kwantowych

Liczymy na znaczący wzrost na rynku komputerów kwantowych, z szacunkami wahającymi się od 4,5 miliarda do ponad 125 miliardów dolarów do 2030 roku. Taki wzrost odzwierciedla rosnące inwestycje i zainteresowanie technologiami kwantowymi. McKinsey przewiduje, że do 2030 roku możemy spodziewać się aż 5000 operacyjnych komputerów kwantowych. Te maszyny będą kluczowe w rozwiązywaniu skomplikowanych problemów w różnych sektorach. Jednak pełnia możliwości wymaganych sprzętów i oprogramowania odbędzie się dopiero po 2030 roku, co ma znacząco przesunąć granice obecnych możliwości komputerów kwantowych.

Komercjalizacja technologii kwantowych

Intensywne inwestycje w rozwój kwantowych technologii przez największe firmy technologiczne, rządy oraz instytucje badawcze na całym świecie wskazują, że do 2030 roku komputery kwantowe mają być równie powszechne i istotne w strategiach technologicznych firm, jak obecnie chmura obliczeniowa czy sztuczna inteligencja. Wzrastająca liczba kubitów w procesorach kwantowych i rozwój zaawansowania narzędzi do korekcji błędów ułatwi integracje komputerów kwantowych w infrastrukturze IT. Wedle ankiety KPMG w Kanadzie obecnie nawet do 78% organizacji w USA i 60% w Kanadzie przewiduje, że komputery kwantowe staną się standardowym narzędziem do końca tej dekady. Sugeruje to, że komputery kwantowe mają szansę "wyjść" z laboratoriów badawczych i znaleźć szerokie zastosowanie w codziennych zadaniach biznesowych.

Systemy hybrydowe

Przewidujemy również wzrost ilości aplikacji optymalizacyjnych, które będą wykorzystywały zarówno komputery kwantowe, jak i klasyczne. Systemy hybrydowe dzięki połączeniu mocy obliczeniowej komputerów kwantowych z klasyczny mają umożliwić optymalizację złożonych zadań, wykorzystując zdolności obu typów komputerów. Klasyczne procesory mają dominować przy przetwarzaniu danych i grafice, a komputery kwantowe będą wykorzystywane przy złożonych obliczeniach. Oba rozwiązania okażą się niezbędne dla przyszłego postępu w rozwoju aplikacji.

„Killer Apps”

Do 2030 roku możemy spodziewać się wyłonienia się tzw. „killer apps” czyli kluczowych aplikacji opartych na technologii kwantowej, które zrewolucjonizują różne sektory przemysłu. Takie aplikacje wykorzystując zdolności komputerów kwantowych do rozwiązywania złożonych problemów mają stać się fundamentalnymi zwłaszcza w dziedzinach takich jak kryptografia kwantowa, prognozowanie pogody, rozwój farmakologii czy AI. W miarę jak technologia kwantowa się rozwija, spekuluje się, że "killer apps" przyniosą znaczący zwrot z inwestycji na stałe zmieniając sposób funkcjonowania tych branż.

Bezpieczeństwo kwantowe

Kwantowe technologie wpłyną również na obszar cyberbezpieczeństwa dzięki technikom takim jak dystrybucja kluczy kwantowych przy zapewnieniu najwyższego poziomu ochrony. Integracja komputerów kwantowych z klasycznymi stworzy systemy hybrydowe, które zoptymalizują wydajność i poprawią ochronę danych, co odpowie na rosnące obawy dotyczące bezpieczeństwa i prywatności. Sceptycy przewidują, że do 2030 r. czeka nas również pierwsza "wojna kwantowa" z użyciem komputerów kwantowych do obrony narodowej.

Kwantowe nauczanie maszynowe - QML

Wspomnieliśmy wcześniej, że technologie kwantowe wpłyną na rozwój AI. Konkretniej możemy spodziewać się rewolucji w podejściu do nauczania maszynowego. Jednym z nowatorskich rozwiązań jest właśnie QML - rozwijająca się dziedzina pozostająca na chwilę obecną w fazie eksperymentalnej. Quantum Machine Learning ma dokonać przełomu w analizie danych, rozpoznawaniu wzorców i sztucznej inteligencji. QML wykorzystuje właściwości komputerów kwantowych, takich jak superpozycja i splątanie kwantowe aby przyspieszyć przetwarzanie i analizę dużych zbiorów danych oraz rozwiązywanie skomplikowanych problemów optymalizacyjnych. QML ma poprawić efektywność analizy danych, lepsze rozpoznawanie ukrytych wzorców oraz rozwój bardziej zaawansowanych modeli AI.

Korekcja błędów i stabilność w komputerach kwantowych

Do końca dekady oczekuje się przełomu w korekcji błędów i stabilności kubitów, a co za tym idzie zwiększenia niezawodności systemów kwantowych. Obecnie używane kubity są cały czas podatne na szumy środowiskowe oraz dekoherencję co prowadzi do utraty informacji i błędów w obliczeniach. Stabilność kubitów jest kluczowa dla prawidłowego funkcjonowania komputerów kwantowych. Rekordowe wartości dokładności kubitów ( 99.5% do 99.9% ) wskazują na postępy w tej dziedzinie. Ciągły rozwój technologii korekcji błędów oraz stabilności kubitów przyczyni się do szybszej implementacji komputerów kwantowych codziennych i prakatycznych zastosowaniach.

W tym artykule przyjrzeliśmy się najnowszym trendom w technologii kwantowej, choć technologia ta wciąż znajduje się w fazie eksperymentalnej, jej przyszłość komercyjna jest obiecująca rysuje się w jasnych barwach.

To doskonała okazja, aby połączyć siły z innymi entuzjastami technologii kwantowej, rozwijać swoje umiejętności i przyczynić się do przełomowych rozwiązań w tej dynamicznie rozwijającej się dziedzinie. Dołącz do nas i odkryj możliwości, jakie niesie ze sobą przyszłość komputerów kwantowych!

The Quantum Technologies. The Trends and Forecasts for 2030.

What are Quantum Technologies?

Until now, the term "quantum technologies" seemed to belong to the science fiction movies rather than to the reality. However, as we will cover in this article, the quantum development is our near future and has the potential to become the next stage of the industrial revolution! We expect the impact on areas starting from cryptography to medicine and energy. Unlike the traditional computers that process data in binary system, the quantum computers use quantum bits, so called qubits. These are units of information that are capable of existing in multiple states simultaneously. It allows them to solve complex problems at speed that would be unreachable by the classical machines. Quantum engineering faces now significant challenges such as maintaining quantum coherence and error correction. Despite these difficulties, the current pace of quantum technology advancement is promising, and it is expected that unprecedented possibilities in traditional processing and problem-solving will be soon unlocked.

The Market Expansion of Quantum Technologies

We anticipate significant growth in the quantum computing market, with estimates ranging from $4.5 billion to over $125 billion by 2030. This growth reflects the increasing investments and interest in quantum technologies. McKinsey predicts that by 2030, we may see up to 5,000 operational quantum computers. These machines will be crucial in solving complex problems across various sectors. However, we will know the full potential of the required hardware and software only at 2030, which is expected to significantly push the boundaries of current quantum computing capabilities.

Commercialization of Quantum Technologies

Intensive investments in quantum technology development by major tech companies, governments, and research institutions across the world shows that by 2030, quantum computers will be as common and integral to corporate technology strategies as cloud computing or artificial intelligence is today. The increasing number of qubits in quantum processors and the advancement of error correction tools will help with the integration of quantum computers into IT infrastructure. According to the KPMG's survey conducted in Canada, up to 78% of organizations in the U.S. and 60% in Canada expect that quantum computers will become standard tools by the end of this decade. This suggests that quantum computers are likely to "emerge" from research labs to spread in the applications for everyday business tasks.

Hybrid Systems

We also foresee a rise in the optimization application which will utilize both - quantum and classical computers. Hybrid systems by combining the computational power of quantum computers with the classical methods, are expected to optimize complex tasks as they have the strengths of both types of computers. Classical processors will dominate data processing and graphics, while quantum computers will be used for complex calculations. Both solutions will remain essential for future application development.

The "Killer Apps"

By 2030, we can expect the emergence of so-called "killer apps". Those are key applications based on quantum technology that will revolutionize various industries. These applications will utilize the capabilities of quantum computers to solve complex problems and are expected to become fundamental in fields such as quantum cryptography, weather forecasting, pharmacology, and AI. As quantum technology advances, it is speculated that "killer apps" will provide a significant return on investment by permanently changing how these industries operate.

Quantum Security

Quantum technologies will also impact the field of cybersecurity through techniques such as quantum key distribution, which ensures the highest level of protection. The integration of quantum computers with classical systems will create hybrid systems to optimize performance and improve data protection which will address growing concerns about security and privacy. Skeptics predict that by 2030, we may also see the first 'quantum war' that will start usage quantum computers for national defense.

Quantum Machine Learning (QML)

As previously mentioned, quantum technologies will influence the development of AI. To be more specific, we can anticipate a revolution in approach to Machine Learning. One of the innovative solution is called Quantum Machine Learning (QML), currently remaining in the experimental phase. QML is expected to make breakthroughs in data analysis, pattern recognition, and Artificial Intelligence. QML utilizes quantum computer preporties, such as superposition and quantum entanglement, to accelerate the processing and analysis of large data sets and solve complex optimization problems. QML aims to increase data analysis efficiency, enhance the recognition hidden patterns, and development of more advanced AI models.

Error Correction and Stability in Quantum Computers

By the end of the decade, a breakthrough in error correction and qubit stability is expected which will lead to increased reliability of quantum systems. Currently the qubits are still susceptible to environmental noise and decoherence which can lead to information loss and computational errors. Qubit stability is crucial for the proper functioning of quantum computers. Record accuracy values for qubits (99.5% to 99.9%) shows significant progress in this area. Contignous development in the error correction technology and qubit stability will contribute to the faster implementation of quantum computers in everyday and more practical applications.

In this article, we have explored the latest trends in quantum technology. Although being in the experimental phase, its commercial future looks promising and is shaping up brightly.

This is a great opportunity to team up with other quantum technology enthusiasts, develop your skills, and contribute to groundbreaking solutions in this rapidly evolving field. Join us and discover the possibilities that the future of quantum computing holds!