Идея создания практического квантового компьютера, будоражащая умы физиков и инженеров с 1980-х годов, сегодня переживает новый виток развития. Недавние прорывы подтолкнули технологические компании к публикации планов по созданию масштабируемых систем, способных решать задачи, недоступные даже самым мощным суперкомпьютерам.
В июне IBM представила обновлённую дорожную карту, в которой заявила о решении ряда ключевых технических проблем. По словам руководителя квантовых инициатив компании Джея Гамбетты, теперь речь идёт не о далёкой мечте, а о реальной перспективе построить рабочую машину уже к концу десятилетия.
Технические препятствия
Несмотря на успехи, путь к практическим системам остаётся сложным. Большинство существующих прототипов используют менее 200 кубитов — квантовых аналогов классических битов. Однако для реальных промышленных задач требуется как минимум миллион. Главная проблема — нестабильность кубитов, которые удерживают своё состояние лишь доли секунды.
Увеличение числа кубитов приводит к росту "шума" — помех, мешающих вычислениям. Яркий пример — чип IBM Condor на 433 кубита, где возник эффект перекрёстных помех. В ответ инженеры компании переработали связующие элементы между кубитами, чтобы снизить чувствительность к таким сбоям.
Google, в свою очередь, делает ставку на удешевление компонентов и поставила цель построить масштабный компьютер за $1 млрд.
Ошибки и их исправление
Ключ к развитию отрасли — квантовая коррекция ошибок. Этот метод распределяет данные между кубитами, создавая избыточность и повышая надёжность вычислений. Google использует так называемый "поверхностный код", требующий огромного количества кубитов, а IBM разрабатывает альтернативный подход — коды с низкой плотностью проверок, которые позволяют сократить число элементов примерно на 90%.
Однако новые схемы добавляют технической сложности, ведь для них нужны длинные и стабильные соединения. Тем не менее IBM уже сообщила о важном прорыве в этой области.
Наибольших успехов добились компании, работающие с кубитами на сверхпроводящих схемах, которые требуют экстремально низких температур. Другие исследователи используют ионные ловушки, нейтральные атомы или фотоны, предлагающие большую стабильность, но пока плохо масштабируемые.
По словам Себастьяна Вейдта, главы компании Universal Quantum, именно стоимость и сложность масштабирования покажут, какие технологии окажутся жизнеспособными.
Квантовые исследования привлекают внимание не только инвесторов, но и правительств. Агентство DARPA запустило масштабную программу по определению наиболее перспективных технологий и их тестированию ведущими компаниями.
Параллельно Microsoft и Amazon изучают экзотические состояния материи, надеясь найти более надёжные решения для будущих систем. Однако пока индустрия продолжает совершенствовать уже существующие архитектуры.
Как отметил один из экспертов, сложности не означают невозможность: квантовые компьютеры становятся всё ближе к революционному прорыву.
