Об американском квантовом консорциуме QED-C

Американский консорциум квантового экономического развития (Quantum Economic Development Consortium, QED-C) был основан в 2018 году Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) в соответствии с Законом о национальной квантовой инициативе (National Quantum Initiative, NQI), принятым федеральным правительством для развития квантовой информатики (Quantum information science, QIS). Штаб-квартира организации расположена в г. Арлингтон (штат Вашингтон).

Основная цель QED-C – концентрация усилий по созданию и развитию эффективной коммерческой отрасли, основанной на квантовых технологиях (КТ), и связанной с ней цепочек поставок.

В число задач консорциума, помимо создания и поддержки современной квантовой экосистемы, входит:

• координация взаимодействия и партнерства предприятий отрасли с государственными структурами;
• формирование на основании позиций предприятий перечня приоритетных НИОКР, претендующих на государственные инвестиции;
• разработка стандартов и правил, а также подготовка и развитие профессиональных кадров в области КТ;
• содействие обмену интеллектуальной собственностью, эффективным цепочкам поставок, технологическому прогнозированию и квантовой грамотности;
• определение наиболее эффективных вариантов использования и применения квантовых технологий, а также информирование об экономическом потенциале КТ;
• сотрудничество с заинтересованными сторонами в промышленности, научных кругах и правительстве для восполнения пробелов в технологиях, стандартах и рабочей силе.

В состав консорциума входят более 260 членов, включая:

• Американские корпорации и компании – IBM, Microsoft, Google, Boeing, Lockheed Martin, Northrop Grumman, Rigetti, IonQ и др.;
• Научно-исследовательские организации – университеты и институты – Indiana University, North Carolina State University, Georgia Institute of Technology, Purdue University, MIT, University of Illinois и др.;
• Государственные организации и финансируемые из федерального бюджета научно-исследовательские центры (Federally Funded Research and Development Centers, FFRDC) – NIST, Министерство энергетики (DOE), Национальный научный фонд (NSF), лаборатории FFRDC – Brookhaven National Lab, Fermi National Accelerator Laboratory, Lawrence Berkeley National Laboratory, Oak Ridge National Laboratory, Sandia National Laboratories и др.;
• Международные партнеры – зарубежные организации и компании, например, финская IQM Quantum Computers, канадская D-Wave Quantum, дочерняя компания Toshiba America одноименной японской корпорации, швейцарская ID Quantique и др.

QED-C управляется некоммерческой научно-исследовательской организацией SRI International и получает поддержку от различных агентств, отраслевых, академических и других заинтересованных сторон. В состав руководящего комитета консорциума, помимо управляющей группы из SRI International, входят представители ключевых участников (NIST, DOE, IBM, Northrop Grumman и др.).

Консорциум проводит пленарные заседания для участников и приглашённых гостей, а также организует семинары для выработки отраслевого консенсуса по потребностям в технологиях и планам по их удовлетворению. В мероприятиях участвуют представители федеральных органов, в том числе NIST, DOE и Министерства обороны (DOD).

Текущая деятельность QED-C сосредоточена в технических консультационных комитетах (TACs), сформированных в соответствии с законом NQI. Задачи функционирующих на данный момент шести TACs включают:

• определение перспективных технологий – как квантовых, так и сопутствующих, развитие которых предполагает высокий экономический эффект;
• организацию обмена информацией между государственными структурами и компаниями по вопросу развития технологий QIS (QIST), используемых в сфере национальной безопасности;
• обмен информацией по правовым и смежным с ними вопросам и политике, связанной с QIST (международное сотрудничество, подготовка рабочей силы, интеллектуальная собственность и социальные/этические аспекты применения QIST).
• формирование перечня стандартов и метрик, которые позволят ускорить коммерциализацию продуктов и услуг на основе КТ (обеспечение взаимодействия членов консорциума с соответствующими организациями по разработке стандартов по всему миру);
• выявление и оценка областей применения и примеров использования новых квантовых технологий. Полученные результаты предполагается использовать компаниями и организациями по всей цепочке поставок – от поставщиков компонентов до пользователей;
• определение потребностей в образовании и развитии кадров для поддержки развивающейся квантовой индустрии – активная работа с университетами и другими образовательными учреждениями.

Соответствующие технические консультационные комитеты регулярно выпускают отчеты о текущем состоянии той или иной сферы КТ и деятельности членов QED-C. Так, в феврале 2024 года 48 участников из сферы финансов, квантовых технологий, государственного управления и научных кругов приняли участие в тематическом семинаре. В ходе проведения этого мероприятия участники обсудили наиболее эффективные сценарии применения квантово-устойчивых технологий, включая более безопасные трансграничные транзакции, физическую инфраструктуру, обеспечение безопасности финансовых учреждений, а также деятельность поставщиков услуг квантовой связи. После обработки всех материалов, в июле 2024 года был опубликован отчет «Квантовая технология для защиты финансовых сообщений» (Quantum Technology for Securing Financial Messaging). В документе были даны рекомендации по стратегиям обеспечения безопасности в финансовом секторе.

В отчете консорциума за февраль 2025 года представлены результаты программы исследований и разработок, направленной на решение важнейшей задачи в области квантовых инноваций – криогенных технологий. При спонсорской поддержке NIST четыре члена QED-C – компании FormFactor, Northrop Grumman, Quantum Opus и Triton Systems – добились ключевых достижений, которые легли в основу новых коммерческих продуктов. В частности, FormFactor создала новые возможности для тестирования таких устройств, как сложные фотонные интегральные схемы и однофотонные детекторы, при низких температурах до 2 К (-271°C), ускорив криогенное тестирование (всего за два часа). Это исследование привело к созданию коммерческого продукта – прибора для измерения толщины плёнки HPD IQ2000.

20 марта 2025 года QED-C опубликовал отчет о состоянии мировой квантовой индустрии, который в основном отражает ситуацию в отрасли на конец 2024 года. В целом, согласно документу, квантовая индустрия демонстрирует уверенный рост благодаря достижениям в области квантового аппаратного и программного обеспечения, увеличению государственных и частных инвестиций, а также растущему интересу со стороны таких отраслей, как финансы, здравоохранение, материаловедение, логистика и оборона. Внимания заслуживают следующее моменты:

• в 2024 году выручка квантовой индустрии (компьютеры и датчики) составила 1,45 миллиарда долларов США, а ежегодный рост составляет ~25%;
• правительства инвестировали 3,1 миллиарда долларов США, а венчурный капитал добавил 2,6 миллиарда долларов США;
• в мире насчитывается более 6500 компаний, вовлеченных в квантовую сферу, более 14500 специалистов по КТ и более 7400 вакансий по ним.

Необходимо отметить, что за время своей деятельности члены консорциума достигли больших результатов – по мнению зарубежных экспертов в двух из трех основных областях КТ (квантовые вычисления и сенсоры) США занимают лидирующие позиции, незначительно отставая от Китая в сфере квантовых коммуникаций.

В своём большинстве работы по созданию квантовых вычислителей в мире сегодня используют архитектуры на основе сверхпроводящих цепей (около 48% рынка), атомов или ионов в ловушках (~10%), либо оптическую архитектуру (~6%). И по всем этим направлениям компании, входящие в консорциум QED-C лидируют.

Так, квантовые вычислители компании IBM, построенные на архитектуре сверхпроводящих цепей имеют в своем регистре уже около 1000 кубитов. В 2024 году ею начат выпуск 1121-кубитного процессора квантовых вычислений Condor. Это крупнейшая в мире по количеству кубитов и, возможно, самая совершенная в мире сверхпроводящая квантовая система на основе вентилей. Одновременно, был представлен новейший
133-кубитный квантовый процессор Heron, построенный по новой архитектуре и первый модульный квантовый компьютер IBM Quantum System Two на его базе. По заявлениям специалистов процессор Heron обеспечивает в пять раз более надёжные операции, чем компьютеры предыдущих поколений.

Не менее перспективной архитектурой выступают вычислители на основе холодных атомов. Так, в 2023 году американская компания Atom Computing заявила о создании квантового вычислителя на основе холодных атомов с 1225 кубитами. Стоит отметить, что именно архитектура на основе нейтральных атомов была признана специалистами Управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) самой многообещающей в 2023 году по совокупности параметров на тему квантовых вычислений. Организация объявила об инициировании исследовательской программы по квантовым вычислениям на базе разработок компании Atom Computing, а также на основе работ компаний Microsoft, и PsiQuantum по другим направлениям.

Стоит подчеркнуть, что Microsoft разрабатывает принципиально новый подход к построению архитектуры квантового вычислителя с помощью технологии топологических кубитов, которая на первый взгляд сильно перекликается с известной сверхпроводниковой архитектурой. В основе кубита данной архитектуры лежит структура из полупроводниковой нанопроволоки, доведённой до состояния сверхпроводимости. В определённых условиях данная структура позволяет наблюдать элементарные возбуждения, которые можно эквивалентно сопоставить квазичастицам – майорановским фермионам, одним из главных свойств которых является возможность сохранять информацию в децентрализованной форме, что защищает её от локальных помех и температурных колебаний – основной причины нестабильности квантовых компьютеров. Данное свойство позволяет сделать, в перспективе, квантовую архитектуру с большим на порядок временем когерентности.

Эти и другие научные прорывы, осуществляемые членами QED-C, приближают к раскрытию всего потенциала квантовых вычислений, сенсорики и коммуникаций.

Отдельно стоит отметить деятельность консорциума по международному сотрудничеству, мониторингу рынка труда в области квантовых технологий и разработке новых платформ взаимодействия.

Так, в 2023 году в рамках международного сотрудничества QED-C совместно с Канадской ассоциацией квантовой промышленности (QIC), японским Альянсом стратегических отраслей квантовой промышленности (Q-STAR) и Европейским консорциумом квантовой промышленности (QuIC) подписали меморандум о взаимопонимании и создали Международный совет ассоциаций квантовой промышленности (International Council of Quantum Industry Associations, ICQIA). Основной задачей совета является укрепление взаимодействия и сотрудничества между консорциумами-участниками в области целей и подходов к развитию КТ. Формирование ICQIA и совместная работа способствуют развитию международной квантовой экосистемы.

QED-C осуществляет ежемесячный мониторинг рынка труда в области квантовых технологий. Так, в январском отчете 2025 года отмечалось сокращение количества новых вакансий в сфере КТ (в мире на 19,4%, в Североамериканском регионе на 28,5%). Тогда как в февральском – значительный рост этих вакансий (в мире на 45,2%, в Североамериканском регионе на 47,2%).

Кроме того, QED-C с 2021 года отслеживает патентные тенденции в области квантовых вычислений и коммуникаций. В декабре 2024 года был выпущен отчет, согласно которому с 2019 по 2023 год среднегодовой темп роста числа патентов в области квантовых вычислений составил 49%, а в области квантовых коммуникаций – 33%. В число десяти крупнейших заявителей входят (в порядке уменьшения количества патентов): IBM, Google, D-Wave (Канада), Microsoft, Beijing Baidu Netcom Science and Technology (Китай), Northrop Grumman Systems, Ruban Quantum Technology (Китай), Origin Quantum Computing Technology (Китай), Intel, IonQ. Т.е. шесть из десяти – американские компании.

В планах консорциума на 2025 год стоит запуск новой платформы Quantum Business Edge, которая будет доступна исключительно членам
QED-C и станет для них основным ресурсом для выработки оптимальных бизнес-стратегий. Платформа позволит членам QED-C получать эксклюзивный доступ к:

• экспертным знаниям и стратегиям, применяемым в квантовой индустрии;
• индивидуальным ресурсам, разработанным для удовлетворения уникальных потребностей квантовых стартапов и предприятий;
• возможности сетевого общения для сотрудничества с коллегами, потенциальными партнерами и инвесторами;
• постоянно обновляемой информации о последних разработках и тенденциях в области квантовых технологий и бизнеса.

Таким образом, QED-C играет ключевую роль в формировании квантовой экосистемы США. Объедение ресурсов государства, науки и бизнеса позволяет консорциуму не только эффективно стимулировать технологические прорывы, но и создавать основу для долгосрочного лидерства в глобальной «квантовой гонке».