Raport: Stany Zjednoczone utrzymały swoją przewagę nad Chinami w wyścigu kwantowym

Stany Zjednoczone wciąż mają małą przewagę nad Chinami w dziedzinie nauki, inżynierii i technologii informacji kwantowej (QISET). Jednak luka ta się zmniejsza i może zniknąć w ciągu kilku lat, według raportu The Quantum Competition opracowanego przez organizację analityczną Special Competitive Studies Project (SCSP). Autorzy porównali pozycje obu krajów w pięciu obszarach: innowacje; potencjał przemysłowy; ekosystem rynkowy; zasoby talentów; dźwignie rządowe. Stany Zjednoczone prowadzą w czterech kategoriach, podczas gdy Chiny przewyższają swojego konkurenta w ostatniej z nich dzięki scentralizowanej strategii, wsparciu państwa i długoterminowemu planowaniu. „Ogólnie rzecz biorąc, Stany Zjednoczone mają małą przewagę w QISET dzięki swoim atutom w zakresie innowacji, oprogramowania, kapitału prywatnego i niektórych elementów łańcucha dostaw. Jednak ta luka się zmniejsza,” stwierdza raport. SCSP zauważa, że przywództwo w technologiach kwantowych będzie zależało nie tylko od przełomów naukowych. Decydującym czynnikiem będzie zdolność do przekształcania badań w skalowalne, zrównoważone i funkcjonujące systemy. Gdzie Stany Zjednoczone prowadzą Wśród atutów Stanów Zjednoczonych autorzy wymienili wpływ naukowy, oprogramowanie kwantowe, kapitał prywatny i niektóre elementy łańcuchów dostaw. Badacze z USA stanowili 35% najbardziej cytowanych publikacji naukowych na temat technologii kwantowych na rok 2025. Są to prace w top 10% pod względem liczby cytatów w specjalistycznych czasopismach. Udział Chin wyniósł 23%. Według szacunków SCSP, liczba ta podwoiła się w ciągu dekady, więc Stany Zjednoczone nie tracą gruntu w kategoriach absolutnych, ale stają w obliczu szybkiego wzrostu ze strony swojego konkurenta. Oddzielną częścią wyścigu jest korekcja błędów kwantowych. Jest to zestaw metod, które pozwalają na wykrywanie i korygowanie błędów w obliczeniach kwantowych. W tej dziedzinie USA zachowują przewagę zarówno w publikacjach, jak i w patentach: 55% najbardziej cytowanych patentów jest związanych z amerykańskimi autorami w porównaniu do 18% dla Chin. Ekosystem oprogramowania pozostaje mocną stroną USA. Programiści na całym świecie głównie korzystają z amerykańskich narzędzi, takich jak Qiskit od IBM i Cirq od Google. Pierwsze to zestaw do opracowywania programów kwantowych, drugie pełni podobną rolę dla algorytmów i symulacji kwantowych. Według szacunków SCSP, w grudniu 2025 roku liczba pobrań Qiskit przekroczyła 450 000. Dla porównania, chiński pakiet PyQPanda, opracowany przez Origin Quantum, był pobrano nieco ponad 4 000 razy. Sekcja rynkowa raportu stwierdza, że do 2024 roku wartość ogłoszonych prywatnych inwestycji w amerykański sektor kwantowy osiągnęła około 5,3 miliarda dolarów. Do 2025 roku amerykańskie podmioty wdrożyły od 39 do 73 komputerów kwantowych. Dla Chin podano zakres 15–18 systemów, ale zauważono, że szacunki mogą być niedoszacowane z powodu niższej przejrzystości. Gdzie Chiny zbliżają się do czołówki, SCSP rejestruje szybki postęp Chin w dziedzinie materiałów, algorytmów, produkcji i sieci kwantowych. W segmencie zaawansowanych materiałów kwantowych chińscy badacze odpowiadają za około 50% najsilniejszych publikacji w porównaniu do około 20% dla amerykańskich. Według autorów jest to wynikiem długoterminowej strategii, w której uniwersytety, laboratoria państwowe i struktury krajowe współpracują w skoordynowany sposób. Chiny wzmocniły również swoją pozycję w algorytmach kwantowych. W 2025 roku kraj wyprzedził USA pod względem odpowiednich patentów w stosunku około 5:2. Jednocześnie publikacje w tej dziedzinie wciąż częściej są związane z USA: udział amerykańskich autorów spadł z 40% do 30% w ciągu ostatnich pięciu lat, podczas gdy chińskieudział wzrósł do 20%. Najbardziej zauważalną przewagę Chin stanowią sieci kwantowe. Kraj zademonstrował dystrybucję kluczy kwantowych (Quantum Key Distribution, QKD) przez linie światłowodowe i przekaźniki o łącznej długości 6,277 mil. QKD wykorzystuje zasady kwantowe do wymiany kluczy szyfrujących i wykrywania prób przechwycenia. Chiny wdrożyły również bezpośrednią sieć komunikacji kwantowej o zasięgu 186 mil. W USA porównywalne projekty są jak dotąd ograniczone do regionalnych segmentów testowych: 124 mile w Chicago Quantum Network, 98 mil w Brookhaven National Laboratory i około 13 mil między Illinois a Indianą. Autorzy raportu wyjaśniają, że USA nie uczyniły QKD priorytetem. Krajowa Agencja Bezpieczeństwa Narodowego wskazała nie tylko na możliwości, ale także na trudności związane z wdrażaniem takiej technologii. Produkcja i personel stały się ryzykiem dla USA. W sekcji przemysłowej SCSP wskazuje na lukę w kosztach skalowania. W 2025 roku budowa wysokiej jakości pomieszczeń czystych w USA kosztowała 800-1000 dolarów za stopę kwadratową. W Chinach takie obiekty kosztują około 150 dolarów za stopę kwadratową, a poszczególne władze regionalne subsydiowały do 30% kosztów budowy. Pomieszczenia czyste są potrzebne do produkcja sprzętu kwantowego: zmniejszają poziom zanieczyszczeń, które mogą zakłócać działanie wrażliwych urządzeń. Jednocześnie USA zachowują przewagi w niektórych wąskich gardłach łańcuchów dostaw. W raporcie wymieniono hel-3, systemy kriogeniczne, lodówki rozcieńczające i specjalistyczne lasery. Chiny rozwijają krajowe alternatywy, ale część krytycznej infrastruktury jest nadal silniej reprezentowana w Ameryce i krajach sojuszniczych. Blok kadrowy również przyczynia się do zmniejszenia luki. W USA 61 instytucji edukacyjnych oferuje programy w dziedzinie nauk i inżynierii informacji kwantowej. Amerykański system pozostaje otwarty na zagranicznych badaczy: około połowy stopni doktorskich w dziedzinie fizyki uzyskują osoby z innym obywatelstwem. Przewaga Chin to skala. Od 2020 roku kraj corocznie produkuje o ponad 50% więcej doktorów nauk w dziedzinach STEM niż USA. Od 2000 roku chińska produkcja doktorów nauk w tych dziedzinach wzrosła trzykrotnie szybciej niż amerykańska. Pieniądze i strategia SCSP szacuje państwowe finansowanie technologii kwantowych w Chinach na około 15 miliardów dolarów do końca 2024 roku. Dla porównania, podobne inwestycje USA w kwantowe badania i rozwój w ciągu ostatnich siedmiu lat wyniosły około 6 miliardów dolarów. Raport zauważa, że amerykański model pozostaje zdecentralizowany: uniwersytety, krajowe laboratoria, startupy i duże firmy technologiczne opracowują różne podejścia do sprzętu i oprogramowania. Model chiński, w przeciwieństwie do tego, opiera się na laboratoriach państwowych, regionalnych hubach przemysłowych i długoterminowych planach. Według szacunków SCSP żaden z modeli nie jest bezwarunkowo lepszy. Wynik wyścigu będzie zależał od tego, który system szybciej rozwiąże problemy inżynieryjne i przekształci wyniki laboratoryjne w infrastrukturę, produkty i standardy. Przypominamy, że w październiku 2024 roku media doniosły, że chińscy naukowcy przeprowadzili „pierwszy na świecie skuteczny atak” na powszechnie używany algorytm szyfrowania przy użyciu komputera kwantowego.

Źródło: ForkLog