Komputery kwantowe to jedyna szansa Europy w wyścigu technologicznym z USA i Chinami
Europa przegrywa rywalizację o mikrochipy. W technologiach kwantowych startuje z podobnego poziomu i inwestuje niemal tyle co Chiny.
Europa uzależniła swoją gospodarkę od mikrochipów produkowanych przede wszystkim w Azji i Stanach Zjednoczonych. Odbudowanie własnego przemysłu półprzewodnikowego wymagałoby setek miliardów dolarów, wielu fabryk i całej sieci wyspecjalizowanych dostawców.
Tymczasem wyścig kwantowy dopiero się zaczyna. Europa, USA i Chiny mają działające komputery oraz zaawansowane laboratoria, ale nadal pracują nad ograniczaniem błędów, zwiększaniem liczby kubitów i tworzeniem przydatnych algorytmów. Dzięki temu startują z podobnego poziomu technologicznego.
Europa ma również pieniądze potrzebne do rywalizacji. UE wraz z Wielką Brytanią odpowiadała za 30,2 proc. światowych inwestycji kwantowych, natomiast Chiny za 36,3 proc. Różnica jest więc niewielka.
Polska już uczestniczy w tym procesie. Ma komputery kwantowe, rozwija bezpieczną komunikację i przygotowuje specjalistów. Dlatego może skupić wokół siebie państwa Europy Środkowej i zbudować regionalne centrum kwantowego cyberbezpieczeństwa.
Europa nie dogoni szybko producentów mikrochipów
Marceli Hązła, doktorant Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu, opisał znaczenie technologii kwantowych w artykule opublikowanym w „Przeglądzie Bezpieczeństwa Wewnętrznego”, czasopiśmie wydawanym przez ABW.
Raport ABW: Rosja już atakuje Polskę. Pora przejrzeć na oczy
W 2022 roku kraje Unii odpowiadały za około 8 proc. światowej produkcji układów scalonych, choć europejska gospodarka generowała blisko 20 proc. globalnego zapotrzebowania. Najważniejsze podzespoły do komputerów, serwerów, samochodów, urządzeń medycznych i uzbrojenia powstawały poza UE.
Jeszcze większą zależność widać w przypadku najbardziej zaawansowanych układów logicznych produkowanych w procesach technologicznych poniżej 10 nanometrów. Tajwan odpowiadał za 69 proc. ich produkcji, a Korea Południowa za pozostałe 31 proc. Europa nie uczestniczyła również w światowej produkcji układów pamięci.
Różnicę powiększa skala inwestycji. Stany Zjednoczone zapowiedziały około 450 mld dolarów na rozwój przemysłu półprzewodnikowego. Chiny planowały przeznaczyć prawie 100 mld dolarów, natomiast Unia Europejska ogłosiła mobilizację 43 mld dolarów do 2030 roku.
Europa może zwiększyć produkcję wybranych układów, lecz konkurenci rozwijają swoje fabryki znacznie szybciej. Dlatego Unia potrzebuje równocześnie nowej dziedziny, w której podział rynku dopiero się kształtuje. Taką możliwość dają jej komputery kwantowe.
W technologiach kwantowych Europa jest blisko Chin
W przypadku technologii kwantowych Europa, USA i Chiny rozwiązują podobne problemy. Dzisiejsze komputery mają ograniczoną liczbę kubitów, a zakłócenia utrudniają wykonywanie długich programów. Jednocześnie badacze dopiero tworzą algorytmy potrzebne do praktycznego wykorzystania nowych maszyn.
Wczesny etap rozwoju sprawia, że żaden uczestnik nie zdobył jeszcze trwałej przewagi w całym sektorze. Państwa finansujące obecnie sprzęt, programowanie i kształcenie mogą więc stworzyć u siebie przyszłe firmy, laboratoria oraz miejsca pracy.
Europa ma pod tym względem mocną pozycję. Według danych z 2023 roku opisanych przez Hązłę światowe inwestycje w technologie kwantowe wynosiły około 42 mld dolarów.
Chiny przeznaczyły na ten cel 15,3 mld dolarów, czyli 36,3 proc. całej kwoty. UE wraz z Wielką Brytanią zainwestowała 12,7 mld dolarów, co odpowiadało 30,2 proc. światowych nakładów. Stany Zjednoczone odpowiadały za 3,8 mld dolarów, czyli 9 proc. kwoty ujętej w tym zestawieniu.
Różnica między Europą a Chinami wynosiła więc tylko 2,6 mld dolarów. Tak wysoki poziom inwestycji pozwala Europie samodzielnie zdecydować, w których obszarach chce się specjalizować.
„Rozwój technologii kwantowych jest na wczesnym etapie, dlatego Europa może jeszcze zaplanować swoje strategie badawczo-rozwojowe” – pisze Marceli Hązła w „Przeglądzie Bezpieczeństwa Wewnętrznego”.
Wodorowa autostrada przez Polskę. Dlaczego Unia potrzebuje tego systemu?
Unia buduje wspólną infrastrukturę kwantową
Europejskie pieniądze finansują już komputery, laboratoria i sieci komunikacyjne. W 2023 roku Komisja Europejska przygotowała deklarację dotyczącą technologii kwantowych, znaną jako Quantum Pact. Do marca 2025 roku podpisało ją 26 państw, w tym Polska.
Jednocześnie EuroHPC zamówiło osiem komputerów kwantowych dla ośrodków znajdujących się w różnych częściach Europy. Maszyny wykorzystują między innymi uwięzione jony, neutralne atomy, układy nadprzewodzące, fotonikę i wyżarzanie kwantowe.
Różne konstrukcje pozwalają sprawdzić, która technologia najlepiej nadaje się do określonego zadania. Jedna maszyna może lepiej wykonywać optymalizację, druga dokładniej symulować cząsteczki, a kolejna zapewniać dłuższy czas koherencji.
Nowe urządzenia są również integrowane z klasycznymi superkomputerami. System HPC przygotowuje dane i wykonuje standardową część obliczeń, a następnie przekazuje wybrany fragment zadania procesorowi kwantowemu. Po otrzymaniu wyniku klasyczna maszyna kontynuuje pracę.
Taka infrastruktura może przyspieszyć projektowanie leków, baterii, stopów metali i nowych tworzyw. Algorytmy kwantowe mogą również pomóc firmom transportowym w planowaniu tras, energetyce w zarządzaniu siecią, a bankom w analizowaniu ryzyka.
Według prognoz wartość rynku technologii kwantowych może przekroczyć w 2040 roku 100 mld dolarów. Jeszcze większe znaczenie będzie miał wzrost wydajności przedsiębiorstw wykorzystujących nowe obliczenia.
Cyberbezpieczeństwo może być specjalizacją Europy Środkowej
Odpowiednio duży komputer kwantowy będzie mógł zagrozić części obecnych zabezpieczeń. Największe ryzyko dotyczy algorytmu RSA i kryptografii opartej na krzywych eliptycznych, które służą do uwierzytelniania, tworzenia podpisów cyfrowych i uzgadniania kluczy kryptograficznych.
AI ma nienasycony apetyt na wodę. Czy starczy jej dla ludzi?
Moment osiągnięcia takich możliwości określa się jako Q-Day, czyli dzień Q. Banki, urzędy, wojsko i operatorzy infrastruktury krytycznej muszą przygotować się wcześniej, ponieważ wymiana zabezpieczeń w tysiącach systemów potrwa wiele lat.
Służby specjalne i grupy cyberprzestępcze mogą również przechwytywać zaszyfrowane dokumenty już teraz. Następnie zachowają je do czasu pojawienia się komputera zdolnego do ich odczytania. Szczególnie cenne są informacje wojskowe, dyplomatyczne, medyczne i przemysłowe.
Dlatego państwa rozwijają kryptografię postkwantową oraz kwantową dystrybucję klucza. Pierwsze rozwiązanie wykorzystuje nowe algorytmy przeznaczone dla klasycznych komputerów. Drugie przesyła informacje potrzebne do uzgodnienia klucza za pomocą pojedynczych fotonów.
Hązła proponuje, aby Polska i Czechy stanęły na czele regionalnego klastra specjalizującego się w kwantowym cyberbezpieczeństwie. Do grupy mogłyby dołączyć kraje bałtyckie, Rumunia, Bułgaria, Ukraina i Mołdawia.
Państwa te zdobyły duże doświadczenie podczas odpierania rosyjskich cyberataków. Połączenie tej wiedzy z europejskimi pieniędzmi i infrastrukturą może dać regionowi specjalizację potrzebną całej Unii.
PIAST-Q pozwala Polsce zdobywać praktyczne doświadczenie
Polska uzyskała dostęp do fizycznych kubitów dzięki komputerowi PIAST-Q, uruchomionemu w Poznańskim Centrum Superkomputerowo-Sieciowym. To cyfrowa maszyna kwantowa oparta na bramkach i uwięzionych jonach.
PIAST-Q ma 20 fizycznych kubitów. Pola elektromagnetyczne utrzymują jony w pułapce, natomiast impulsy laserowe sterują ich stanami. Wszystkie kubity mogą się ze sobą komunikować, dzięki czemu program wykonuje operacje na dowolnie wybranej parze.
Zdesperowany Australijczyk kazał AI włamać się do fitness klubu. Bot wywalił innego klienta z pilatesu
Komputer kosztował 12,28 mln euro. Połowę ceny pokryło EuroHPC Joint Undertaking, a drugą część sfinansowały Ministerstwo Cyfryzacji oraz Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego.
W kwietniu 2026 roku system przeszedł procedury odbioru i został udostępniony w ramach programu wczesnego dostępu. Z maszyny mogą korzystać naukowcy, studenci, firmy i instytucje publiczne.
PIAST-Q zostanie również połączony z superkomputerami ALTAIR i PIAST-AI. Dzięki temu polskie zespoły będą prowadziły hybrydowe obliczenia klasyczno-kwantowe i sprawdzały, które zadania warto przekazywać procesorowi kwantowemu.
To doświadczenie ma szczególną wartość właśnie teraz. Polska uczy się obsługi nowej technologii równocześnie z ośrodkami z USA, Chin i innych krajów Europy, a nie dopiero po ukształtowaniu całego rynku.
Prof. Wojciech Bożejko tłumaczy, dlaczego potrzebne są algorytmy
Dostęp do komputera pozwala uruchamiać programy, ale nie rozwiązuje problemu ich niewielkiej liczby. Każde praktyczne zastosowanie wymaga algorytmu dopasowanego do sposobu pracy kubitów.
Klasyczna informatyka rozwijała takie narzędzia przez dziesięciolecia. Programiści mają obecnie gotowe metody sortowania danych, wyszukiwania informacji i planowania tras. Informatyka kwantowa dopiero tworzy własny zestaw rozwiązań.
Znaczenie tego problemu wyjaśnił prof. dr hab. inż. Wojciech Bożejko, kierownik Katedry Automatyki i Obliczeń Kwantowych na Wydziale Informatyki i Telekomunikacji Politechniki Wrocławskiej. W rozmowie z serwisem Nauka w Polsce, opublikowanej również przez FaktyPlus.pl, podkreślił:
– Mamy na razie bardzo mało algorytmów kwantowych. Żeby wymyślić nowe algorytmy, potrzeba czasu. I pomysłu.
Dlatego Europa musi jednocześnie finansować sprzęt, programowanie oraz kształcenie. Nawet większy komputer nie przyniesie firmom korzyści, jeżeli programiści nie przygotują dla niego odpowiednich zadań.
Na Politechnice Wrocławskiej służy do tego ODRA-5, pięciokubitowy komputer przeznaczony do badań i dydaktyki. Studenci tworzą obwody, uruchamiają je na fizycznej maszynie, a następnie porównują wyniki z symulatorem.
W ten sposób uczą się rozpoznawać błędy oraz dobierać zadania do możliwości urządzenia. Te umiejętności będą potrzebne podczas programowania kolejnych generacji komputerów.
Polska rozwija także bezpieczną komunikację i własny sprzęt
Komputery są jedną częścią polskiego zaplecza. Drugą jest PIONIER-Q, czyli infrastruktura do kwantowej dystrybucji klucza. Projekt otrzymał budżet w wysokości 16 mln euro i obejmuje połączenia światłowodowe oraz komunikację satelitarną.
W systemie QKD nadawca i odbiorca wykorzystują pojedyncze fotony do bezpiecznego uzgodnienia klucza kryptograficznego. Próba przechwycenia transmisji zmienia część przesyłanych stanów, dlatego obie strony mogą wykryć podsłuch i odrzucić zagrożony klucz.
Jednocześnie Politechnika Warszawska, Wojskowa Akademia Techniczna oraz Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia pracują nad polskim prototypem komputera kwantowego przeznaczonym dla wojska i służb specjalnych.
Do obsługi takich urządzeń potrzebni są specjaliści. Dlatego Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu prowadzi siedmiosemestralne studia inżynierskie na kierunku informatyka kwantowa, przygotowane we współpracy z firmą IBM.
Kolejnym przykładem są badania międzynarodowego zespołu z udziałem Natalii Zawadzkiej z Uniwersytetu Warszawskiego. Naukowcy odkryli, że kryształ ZnPS₃ może emitować pojedyncze fotony potrzebne do budowy kwantowych łączy.
Znaczenie odkrycia zależy od możliwości połączenia emitera z pozostałymi elementami urządzenia. Jak wyjaśniła Natalia Zawadzka:
– Niewielki rozmiar płatków pozwala na ich bezproblemową integrację z istniejącymi miniaturowymi układami fotonicznymi, chipami krzemowymi oraz światłowodami.
Komputery kwantowe mogą dać Europie własną przewagę
Europa ma niewielkie szanse na szybkie dogonienie USA i Azji w produkcji klasycznych mikrochipów. Natomiast w technologiach kwantowych podział rynku dopiero się zaczyna, a europejskie inwestycje są zbliżone do chińskich.
Polska może wykorzystać ten moment, rozwijając specjalizację w cyberbezpieczeństwie. Ma dostęp do fizycznych kubitów, buduje sieć QKD, szkoli programistów i uczestniczy w pracach nad własnym sprzętem.
Kolejnym krokiem powinna być współpraca z Czechami, krajami bałtyckimi, Rumunią, Bułgarią i Ukrainą. Regionalny klaster pozwoli połączyć doświadczenie w odpieraniu cyberataków z europejskimi pieniędzmi oraz infrastrukturą.
Dzięki temu Europa Środkowa może przejść od kupowania gotowych technologii do projektowania własnych rozwiązań. Firmy z regionu będą mogły przygotowywać oprogramowanie, urządzenia QKD i systemy kryptografii postkwantowej dla całej UE.
Komputery kwantowe są jedyną szansą Europy na zbudowanie strategicznej przewagi w obliczeniach, zanim rynek zostanie zdominowany przez USA i Chiny. Polska ma natomiast warunki, aby stać się jednym z głównych europejskich ośrodków kwantowego cyberbezpieczeństwa.
Źródła: Marceli Hązła, „Przegląd Bezpieczeństwa Wewnętrznego” nr 33/2025, Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowe, FaktyPlus.pl, prof. Wojciech Bożejko, Nauka w Polsce, Natalia Zawadzka, Uniwersytet Warszawski, Politechnika Wrocławska, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu.
Morskie Oko. Uczulenie na koński pot może skończyć się akcją ratunkową. Mało który turysta o tym wie
Ekspert: dziś wiemy, że gry komputerowe mogą przynosić korzyści
