Опрос
|
реклама
Быстрый переход
В США заложили основу для компактных квантовых чипов на ловушках ионов
17.01.2026 [16:35],
Геннадий Детинич
Квантовые компьютеры в решении сложных задач обещают значительное превосходство над классическими суперкомпьютерами, но для этого им нужны высокая стабильность и масштабируемость. Это в полной мере относится к системам на ловушках ионов, особенно любимых российскими учёными. Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) нашли возможность повысить стабильность кубитов на ионах и сделать это в масштабе чипа. 
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT 5.2/3DNews Традиционные установки с ловушками ионов полагаются на громоздкое внешнее оптическое оборудование — так называемые оптические столы, что затрудняет реализацию масштабных платформ. Чтобы превзойти это ограничение, учёные из MIT и MIT Lincoln Laboratory разработали фотонные чипы, в которых оптические элементы для управления лазерами изготовлены непосредственно на поверхности микросхем. Более того, интегрированные оптические компоненты помогли на порядок сильнее охладить ионы и повысить стабильность кубитов, что определённо приближает созданием имеющих практическую ценность квантовых компьютеров. В работе лазерных систем охлаждения существует такое фундаментальное ограничение, как предел Доплера. Лазерные импульсы в виде потока фотонов поглощаются ионами в ловушках, что снижает частоту их колебаний и энергию, а это и есть охлаждение, необходимое для минимизации ошибок при алгоритмической работе кубитов. При этом происходит спонтанное излучение фотонов ионами, что повышает температуру системы. Предел Доплера — это баланс между внешней накачкой, охлаждающей ионы, и внутренним саморазогревом системы. Новая разработка позволила в 10 раз опустить нижнюю границу этого предела, давая возможность сильнее охлаждать ионы в ловушках. Технически это реализовано в виде изготовления на чипе наноразмерных оптических антенн. Эти антенны должны скрещивать два лазерных луча с разной поляризацией, чтобы на выходе получилось нечто вроде чередования фотонных вихрей. Это называется поляризационно-градиентным охлаждением, при котором колебания ионов в пространстве — потеря ими энергии и охлаждение — происходят намного интенсивнее, чем при прямом облучении. Ранее такое тоже практиковалось, однако реализация схемы на чипе повысила стабильность процесса и обещает более простую масштабируемость в будущем. Ускоренное и глубокое охлаждение непосредственно на чипе уменьшает зависимость от внешней оптики, облегчает интеграцию большого числа кубитов и улучшает перспективы практического применения квантовых компьютеров. Исследователи планируют продолжить работу над оптимизацией таких систем, рассчитывая дойти до этапа создания квантовых процессоров на ловушках ионов. IBM объявила 2026 год годом рассвета квантовых вычислений
10.01.2026 [21:31],
Геннадий Детинич
На выставке CES 2026 компания IBM собрала полный зал слушателей, заворожив их перспективой неминуемого рассвета квантовых вычислений. По мнению компании, которое озвучил ведущий алгоритмист IBM Quantum Борха Перопадре (Borja Peropadre), текущий год станет годом уверенного проявления в вычислениях квантового преимущества. Можно даже сказать, что в 2026 году случится долгожданный рассвет квантовых технологий в вычислениях, что невозможно будет оспорить. 
Источник изображения: IBM Докладчик отметил, что у компании есть план, и она его придерживается. Более того, IBM последовательно выполняет пункты этого плана. Например, один из первых пунктов — о достижении «квантовой полезности» вычислителей на кубитах — был достигнут в 2023 году, как и планировалось. Тогда компания IBM вместе с исследователями из Беркли доказала, что 127-кубитовый QPU Eagle в составе вычислителя исполнил алгоритм из 3000 двухкубитовых операций, впервые показав полезность квантового вычислителя для решения практически значимых задач, «превосходя возможности классических вычислений методом перебора». Следующий этап — доказать квантовое преимущество вычислителей на кубитах. По словам Перопадре, это будет сделано в текущем году, что также станет подтверждением его прогноза о квантовом рассвете в 2026 году. Третий этап наступит в 2029 году, когда компания представит первый отказоустойчивый имеющий практическую ценность универсальный квантовый компьютер. Центральным элементом наступления или проявления квантового преимущества IBM считает сочетание двух критериев: квантового отделения или разделения от классических вычислений и возможности проверить результат квантовых вычислений. Квантовое разделение подразумевает наличие чётко измеряемого превосходства квантового алгоритма над лучшими классическими подходами: по скорости, точности, глубине моделирования или энергоэффективности. Проверка же позволяет убедиться, что полученное решение верно, что особенно важно для задач, где классические методы не дают точного результата. При этом квантовое превосходство не произойдёт окончательно и бесповоротно. Всегда будет место и время для совершенствования классических алгоритмов. В этом останется преимущество конкуренции, которое будет подстёгивать развитие классического и квантового метода расчётов. В ряде экспериментов квантовые системы IBM уже начали демонстрировать превосходство над классическими алгоритмами в задачах, связанных с моделированием энергетических состояний молекулярных систем, однако компания подчёркивает, что это соревнование будет продолжаться: развитие квантовых методов стимулирует появление улучшенных классических моделей, что временно нивелирует преимущества и задаёт новые ориентиры. Как считают в IBM, достижение квантового преимущества наиболее вероятно сначала в таких областях, как оценка количественных (и поэтому наблюдаемых) характеристик в квантовой химии и материаловедении, оптимизация энергетических состояний систем (квантовая химия), а также при решении задач, позволяющих классическую проверку, например, такие как вычислительная факторизация (алгоритм Шора), моделирование цепочек Маркова или специализированные схемы тестирования. Всё это легко проверяется (что может быть проще перемножения чисел после факторизации?) и доказать квантовое превосходство особого труда не составит. С точки зрения аппаратной архитектуры IBM продолжает наращивать вычислительные возможности квантовых процессоров, оценивая прогресс по количеству доступных двухкубитных гейтов, определяющих глубину и сложность реализуемых алгоритмов. Если в 2023 году квантовые системы IBM могли выполнять примерно 3000 двухкубитных операций, то к 2025 году показатель вырос до 5000, а на 2026 год компания прогнозирует около 7500. Процессор «Козодой» (Nighthawk) на 120 кубитах, обладающий улучшенной топологией соединений и низким уровнем ошибок, рассматривается как ключевой элемент для выхода на устойчивые преимущества в практических задачах. IBM также подчёркивает критическую роль алгоритмов и поэтому развивает партнёрскую экосистему, включая проекты с открытыми данными. В компании понимают, что самостоятельно могут долго идти к нужному результату. Для квантовых вычислителей сегодня в мире придумано очень мало имеющих практическую ценность алгоритмов и любая помощь со стороны будет только приветствоваться. В России создали первый в мире квантовый компьютер на кусептах — это решит проблему масштабирования
30.12.2025 [10:05],
Геннадий Детинич
«Долго запрягают, но быстро ездят» — эта, то ли цитата, то ли пословица хорошо ложится на разработку квантовых платформ в России. Эти платформы плохо масштабируются, что вынуждает думать об основе, прежде чем начинать создавать практичные решения. И тогда перспективы открываются у многоуровневых кубитов — кудитов (qudit). Лучшие разработки в этой сфере смог обойти Российский квантовый центр, представив квантовую систему на семиуровневых кусептах. 
Источник изображения: Российский квантовый центр За последние годы российская наука сделала заметный шаг в деле создания квантовых вычислительных машин, и появление первого отечественного ионного квантового компьютера на кусептах — семиуровневых квантовых элементах — можно считать кульминацией этой работы. Такой подход позволяет расширить вычислительную ёмкость системы без простого увеличения числа кубитов (но эта линейная простота лишь кажущаяся). Многоуровневые квантовые состояния, реализованные учёными Российского квантового центра на основе 26 ионов кальция, обеспечивают эквивалент 72-кубитной вычислительной мощности и, помимо прочего, демонстрируют рекордную для систем такого масштаба точность ключевых операций. Классический подход к масштабированию квантовых систем с помощью наращивания числа двухуровневых кубитов давно известен, но он сталкивается с ограничениями по контролю, устойчивости и габаритам платформы. Команда учёных во главе с Кириллом Лахманским пошла иным путём: они сосредоточились на многоуровневых квантовых состояниях — так называемых кудитах и, в частности, кусептах, способных принимать значения от 0 до 6. Такая стратегия позволяет увеличить объём информации, которую может обрабатывать один квантовый элемент, и тем самым выйти на качественно иной уровень масштабирования и вычислительных возможностей. Создание этой системы стало возможным благодаря комплексному решению инженерных и научных задач: разработке специализированных лазерных комплексов, сложной оптической архитектуры, а также модернизации управляющей электроники и программного обеспечения. На стадии контрольных испытаний новые вычислительные блоки продемонстрировали среднюю точность однокубитных операций 99,92 % и двухкубитных 96,5 %, что соответствует высокому уровню исполнения и подтверждает работоспособность архитектуры. В планах научной группы — интеграция ионных ловушек с индивидуальным контролем частиц и реализация алгоритмов для решения практических задач комбинаторной оптимизации (алгоритма MaxCut). Таким образом, новый квантовый компьютер представляет собой не только научный прорыв, но и технологическую платформу для решения сложных прикладных задач в логистике, моделировании и оптимизации, хотя когда это время придёт сегодня вряд ли кто-то точно может сказать. По крайней мере, многоуровневые состояния создают хорошую основу для масштабирования, тогда как классические двухуровневые явно испытывают с этим трудности. Добавим, квантовая платформа на 72 кубитах на ионах кальция стала третьей за последние дни, представленной российскими учёными в этой интересной области вычислений. Ранее были показаны 70-кубитный компьютер на ионах иттербия от научной группы Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (ФИАН), а также 72-кубитная платформа на холодных атомах рубидия от МГУ. Самый мощный российский квантовый компьютер увеличил разрядность до 70 кубитов
19.12.2025 [10:24],
Геннадий Детинич
В декабре 2025 года научная группа Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) представила прототип самого мощного российского квантового компьютера на базе ионов иттербия, достигший 70 кубитов. При этом всесторонние испытания 50-кубитового компьютера стартовали летом текущего года, что подчёркивает быстрый прогресс в развитии отечественных квантовых вычислителей. 
Объёмная ионная ловушка. Источник изображений: ФИАН Достижение стало ключевым этапом реализации национальной дорожной карты по квантовым вычислениям под эгидой госкорпорации «Росатом». Установка использует цепочку из 35 ультрахолодных ионов иттербия (¹⁷¹Yb⁺), где каждый ион кодирует в себе два кубита, формируя 70-кубитный квантовый регистр. Технически система основана на ионных ловушках объёмного типа и демонстрирует высокую точности операций: 99,98 % для однокубитных и 96,1 % для двухкубитных. По словам исследователей, 70 кубитов на объёмных ловушках могут являться мировым рекордом для этой технологии. Это позволяет расширять спектр решаемых задач и закладывает основу для практического применения квантовых вычислений в различных отраслях. В перспективе планируется переход к планарным ионным ловушкам, что поможет для дальнейшего масштабирования платформы. В 2025 году группа продемонстрировала работу однокубитных квантовых операций на таких ловушках. 
Цепочка из 35 ультрахолодных ионов иттербия (70 кубитов) Добавим, российские учёные активно развивают направление кудитов — многокубитных состояний одиночных регистров (по сути это похоже на запись нескольких бит данных в каждую ячейку памяти). Так, каждый регистр 70 кубитового вычислителя (ионная ловушка или ион в ней) кодирует четыре квантовых состояния — образует кукварт. Такая технология позволяет значительно масштабировать квантовые вычислители, хотя выполнение операций чтения и записи становятся значительно сложнее. Российские исследователи смогли с этим справиться, о чём в остальном мире пока только мечтают. IBM и Cisco к концу 30-х годов создадут интернет для котов Шрёдингера — квантовый и запутанный
20.11.2025 [20:10],
Геннадий Детинич
По мнению компаний IBM и Cisco, недалёк тот час, когда данные будут мгновенно загружаться на удалённый компьютер просто телепортируясь на него в соответствии с законами квантовой механики. Для этого они вошли в стратегическое партнёрство и обещают в течение пяти лет представить работающий прототип квантового интернета, чтобы уже к концу 30-х годов он стал глобальным. 
Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4/3DNews Компании IBM и Cisco объявили о стратегическом партнёрстве по созданию сети крупномасштабных отказоустойчивых квантовых компьютеров. Вкладом компании IBM в партнёрство станут достижения в области создания квантовых вычислительных платформ, тогда как компания Cisco представит свой опыт и знания в сфере квантовых сетей, протоколов и устройств. 
Представление о квантовом преобразователе микроволн в оптический свет. Источник изображения: Cisco Очевидно, что рано или поздно квантовые компьютеры выйдут за рамки «персональных» решений и потребуют работы в распределённой сети. Подобный подход позволит значительно увеличить вычислительную мощность квантовых вычислений. Партнёры не намерены откладывать сетевые разработки в долгий ящик и уже в течение следующих пяти лет обещают представить «доказательство концепции» — работающий прототип квантовой сети, объединяющей два отдельных и самостоятельных квантовых компьютера в единый вычислительный кластер, а к концу 30-х годов намерены заложить основу для глобального квантового интернета. 
Представление о первом коммерческом квантовом компьютере IBM «Скворец». Источник изображения: IBM Если с квантовыми компьютерами какая-то ясность есть, по крайней мере, IBM лично обещает представить к 2029 году первый коммерческий квантовый отказоустойчивый компьютер — то с квантовыми сетями всё очень сложно. Главная сложность в том, что технологий для их создания нет на базовых уровнях сетевой модели. Сетевым устройствам и протоколам придётся оперировать хрупкими квантовыми состояниями, о которых даже подумать страшно, не то что куда-то пересылать. Компания IBM в некотором роде поможет партнёру, обещая создать выходное сетевое устройство — Quantum Networking Unit (QNU), сопряжённое с квантовым процессором для вывода квантовых состояний из процессорного блока. Но затем в работу должна вступить Cisco. В квантовой архитектуре IBM данные на начальном этапе представлены в формате микроволнового сигнала. В Cisco берутся создать преобразователь микроволновых сигналов в оптические — для передачи по обычным каналам связи. Также Cisco будет работать над сетевым стеком и, в целом, над программно-аппаратной реализацией сетевого квантового соединения, включая распределение состояния запутанности между удалёнными квантовыми компьютерами. 
Элементы квантового интернета Будущий квантовый интернет начнёт свой путь с лаборатории, продолжит его в ЦОД, затем — в масштабах мегаполиса и выйдет на глобальный простор. Эта сеть также будет включать в себя квантовые датчики, невероятная чувствительность которых позволит отслеживать погоду, землетрясения и многое другое. В конечном итоге распределённые квантовые вычисления приведут к появлению множества технологических чудес, которые долго ещё будут не по зубам локальным квантовым вычислителям. Люди полетят как птицы: навигацию без GPS по магнитному полю Земли поможет освоить квантовый компас
20.11.2025 [14:51],
Геннадий Детинич
В условиях подавления сигнала GPS навигация невозможна. На этот случай есть инерциальные системы определения координат, но их точность далека от желаемой. Подсказку для лучшего решения можно найти у природы — это миграция рыб, птиц и насекомых, которым в этом помогает естественное магнитное поле планеты. Трудностей на этом пути немало, но современные технологии обеспечивают создание практичных решений. 
Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4.1/3DNews В частности, ряд компаний создают так называемые «квантовые компасы», которые в своей основе используют законы квантовой механики, что делает их невероятно точными. Одной из таких компаний, на которую обратили внимание заказчики, стала австралийская Q-CTRL, уже отметившаяся сотрудничеством с мировыми лидерами в сфере квантовых компьютеров. Принцип работы квантового компаса Q-CTRL и других подобных платформ основан на высокоточных атомных магнитометрах. Миниатюрную стеклянную ячейку заполняют атомами рубидия. Лазер накачки или опорный выстраивает атомы в линию, а зондирующий лазер считывает отклонения атомов — их реакцию на линии магнитного поля Земли в конкретной точке пространства. Точнее атома детектор не придумать, но вся сложность заключается в снижении помех, влияющих на данные измерения. Система компаса отфильтровывает данные измерений с учётом множества факторов, включая создаваемые транспортной платформой. После этого происходит сравнение измеренных состояний с реальными и загруженными в память картами магнитного поля планеты. Компания Q-CTRL уже провела более 140 часов лётных и морских испытаний своей квантовой навигационной платформы, показав погрешность около 190 м после 130 км полёта — это в десятки раз точнее работы традиционных инерциальных систем. По некоторым данным, готовятся или уже проведены испытания платформы Q-CTRL в космосе на многоразовом военном американском космоплане X-37B. Компания активно сотрудничает с Пентагоном и другими военными подрядчиками. Впрочем, даже такую систему навигации можно заглушить, для чего достаточно подорвать ядерный боеприпас, но это будет уже совсем другая история. Немцы совершили прорыв в создании квантовых повторителей для «запутанного» интернета
19.11.2025 [13:34],
Геннадий Детинич
Международная группа учёных из Германии впервые в мире осуществила квантовую телепортацию состояния поляризации фотона между фотонами из разных источников. Это стало прорывом для создания квантового интернета, для чего до сих пор не было надёжной базы в виде повторителей квантового сигнала. Квантовые состояния нельзя перехватить без разрушения, что стало как преимуществом, так и ограничением для этой технологии. 
Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4.1/3DNews О разработке сообщили учёные Университета Штутгарта (University of Stuttgart), Университета Саарбрюккена (Saarland University) и Института Лейбница в Дрездене (IFW). Они разработали полупроводниковый источник фотонов с высокой степенью повторяемости характеристик этих квантов ЭМ-излучения: частоты, фазы, поляризации и других. Затем они разнесли квантовые точки на расстояние 10 м и соединили их обычным оптоволокном. Идея заключалась в том, чтобы передать квантовое состояние одного фотона другому — из удалённого источника. Проблема в том, что квантовые состояния телепортируются только между запутанными частицами, для чего они должны быть полностью идентичны и исходить из одного источника. Считать в условиях условного повторителя на линии квантовое состояние означает разрушить его, что сразу лишает квантовую криптографию смысла как метода безопасной передачи данных. Передача квантового состояния без его разрушения между фотонами источника и повторителя — это и стало бы прорывом, ведь в магистрали оптический сигнал сам по себе затухает уже через несколько десятков километров. Исследователи из Германии решили проблему оригинальным образом. Они передали квантовое состояние в поляризации фотона на повторитель, который испустил пару запутанных фотонов. Один фотон из пары пропустили через нелинейный оптический канал, чтобы сгладить даже минимальные отличия в характеристиках фотона от источника и от повторителя. Прежде всего речь шла об идеальном совпадении несущей частоты фотонов. Затем фотон из источника и фотон от повторителя пропустили через схему измерения состояния Белла, где поляризация исходного фотона — искомый квантовый сигнал — передалась на фотон повторителя. Поскольку у последнего был запутанный с ним близнец, эта же квантовая кодировка передалась и ему. Тем самым на повторителе возник фотон с тем же квантовым состоянием (поляризацией в суперпозиции), что и у исходного фотона. В результате таких действий при передаче квантового состояния коллапса волновой функции не произошло, и квантовые данные можно было передать дальше уже фотоном из второго источника. Квантовые точки пока испускают недостаточно похожие по свойствам фотоны, и передача происходит в 70 % случаев. Учёные обещают улучшить технологию производства полупроводниковых квантовых точек, чтобы добиться максимального приближения к идеалу. Японцы научились выращивать алмазы без запредельных температур и давления, но очень маленькие
30.10.2025 [17:39],
Геннадий Детинич
Учёные из Токийского университета совершили прорыв в синтезе алмазов нанометрового размера. Они разработали метод их выращивания без применения высоких температур или давления. Технология заставляет переосмыслить ряд аспектов химии и использует в своей основе электронные пучки как инструмент для модификации химических связей. Разработка может привести к новым открытиям в сфере материалов с квантовыми свойствами, в основе которых лежат наноалмазы. 
Источник изображения: www.sciencedaily.com Долгое время в учёной среде бытовало мнение, что электронные пучки разрушают органические молекулы, к которым также относятся затравки для синтетических алмазов — разнообразные соединения углерода и водорода. Коллектив учёных из Токийского университета около двадцати лет шёл к этому результату и сегодня ему есть чем гордиться: учёные смогли синтезировать наноалмазы из адамантана (C₁₀H₁₆), облучив его электронным пучком в комнатных условиях. Учитывая рост интереса к синхротронам во всём мире, это открытие трудно переоценить. Выпуск материалов с наноалмазами можно будет относительно просто развернуть в условиях массового производства. Электронный пучок удалял атомы водорода в молекулах адамантана и преобразовывал связи углерод–водород в углерод–углерод, превращая его кристаллическую решётку в классическую кристаллическую решётку алмаза. Химическая, по сути, реакция протекала без привычных атрибутов химических реакций, когда два или более реагентов вступают во взаимодействие. Помимо значительного потенциала для трансформации материаловедения, открытие вносит много нового в методы визуализации в биологии и анализе материалов, а также расширяет понимание естественного формирования алмазов в космосе (в метеоритах) или в радиоактивных породах. Метод включает подготовку нанометровых кристаллов адамантана и их облучение электронными пучками напряжением 80–200 кэВ при температурах от 100 до 296 K (–173,15...+22,85 °C) в вакууме в течение нескольких секунд. Использование просвечивающей электронной микроскопии позволяет наблюдать процесс в реальном времени на атомном уровне, преодолевая ограничения предыдущих методов. В результате воздействия электронного пучка образуются почти идеальные наноалмазы диаметром до 10 нм с выделением газообразного водорода. Как показали опыты, электроны не разрушают органические молекулы, а могут инициировать весьма определённые реакции при наличии подходящих молекулярных свойств. Разработка также открывает новые горизонты в электронной литографии, где так не хватает прорывов по мере уменьшения масштабов производства полупроводников. Наконец, квантовые вычисления и квантовые точки (в дисплеях и не только) также обещают выиграть от новых техпроцессов по относительно простому синтезу алмазов нанометровых размеров. Фальшивые бриллианты идеально подошли для прорывов в квантовых технологиях
24.10.2025 [15:55],
Геннадий Детинич
Тема квантовых вычислений захватила первые полосы популярных изданий и стала отчасти близка массовому читателю. Но в тени часто остаётся важнейший аспект применения квантовых технологий — за небольшим исключением они требуют охлаждения до сверхнизких температур. По этой причине квантовые технологии нуждаются в особых материалах, поскольку традиционные при охлаждении теряют свои физические и электрические свойства. 
Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4/3DNews Поиском перспективных для работы в условиях криогенных температур материалов занялась группа учёных из Стэнфордского университета (Stanford University). Исследователи примерно знали, что им искать, поэтому выбрали для детального изучения титанат стронция (STO), известный своими необычными оптическими и электрическими характеристиками. Отметим, титанат стронция относится к классу минералов перовскитов, которым учёные в последние годы уделяют максимально пристальное внимание. Титанат стронция в промышленных масштабах начали производить к середине 50-х годов прошлого века. В кристаллической форме он похож на настоящие бриллианты, поэтому до сих пор применяется при изготовлении ювелирных украшений — точнее, для их имитации. Как выяснили учёные из Стэнфорда, титанат стронция при охлаждении до температуры 5 К (-268 °C) не только не теряет своих оптических и других свойств, но даже становится во много крат лучше, значительно превосходя ключевые характеристики уже используемых в квантовых технологиях материалов. Тем самым, считают учёные, STO имеет все шансы стать основой для новых оптических и механических криогенных устройств, которые выведут квантовые вычисления, исследование космоса и другие области на новый уровень. При сильном охлаждении титанат стронция продемонстрировал сильнейший электрооптический эффект (оптическую нелинейность) — зависимость преломления света от наведённого электромагнитного поля, который оказался в 40 раз сильнее, чем у наиболее часто используемого сегодня электрооптического материала. Это свойство востребовано для создания квантовых преобразователей и переключателей, которые в настоящее время являются узким местом в квантовых технологиях. Иначе говоря, открывается возможность изменения частоты, фазы, интенсивности и преломления света способами и в масштабах, недоступных для других материалов. Инженеры могут использовать эти эффекты для создания новых низкотемпературных устройств, которые иначе были бы невозможны. STO также является пьезоэлектриком, то есть физически расширяется и сжимается при воздействии электрического поля, что открывает путь к созданию новых электромеханических устройств, работающих при криогенных температурах. Исследователи отметили, что эти свойства могут сделать STO особенно ценным материалом в холодных просторах космоса или в криогенных топливных баках ракет. «При низкой температуре титанат стронция является не только самым электрически настраиваемым из известных нам оптических материалов, но и самым пьезоэлектрически настраиваемым материалом», — заключают авторы исследования. В Китае начали массово выпускать квантовые однофотонные детекторы для радаров, датчиков и связи завтрашнего дня
14.10.2025 [13:55],
Геннадий Детинич
В Китае квантовые технологии скоро станут широко доступными. По-другому сложно назвать те достижения, о которых сообщают китайские источники. В стране приступили к массовому производству квантовых однофотонных детекторов, способных улавливать одиночные фотоны и измерять их квантовые характеристики. Такие детекторы приведут к появлению предельно точных погодных и научных датчиков, защищённой связи и радаров малозаметных целей. 
Источник изображения: Quantum Information Engineering Technology Research Centre После многих лет экспериментов было разработано усовершенствованное и первое в мире устройство в виде четырёхканального однофотонного детектора со сверхнизким уровнем шума. Прибор, созданный Исследовательским центром квантовой информационной инженерии в провинции Аньхой (Quantum Information Engineering Technology Research Centre in Anhui), способен улавливать квант света (электромагнитной волны) — один фотон. Это как различить звук упавшей песчинки посреди грозового раската. Подобная технология служит основой для реализации квантовой связи и квантового радара. Представленный детектор одиночных фотонов опирается на фундаментальные законы квантовой механики, которые запрещают «клонирование» их свойств. Иными словами, приём отражённых от цели или от приёмника передачи данных фотонов гарантирует истинность их квантовых состояний. Такой сигнал нельзя подделать и, следовательно, невозможно внести искажения в показания радара при обнаружении стелс-цели или при установке защищённого канала связи в условиях радиопомех. Кроме того, подобные датчики способны с невообразимой точностью получать данные о химическом и физическом составе объекта или среды, что важно для метеорологических наблюдений. Впервые китайские учёные продемонстрировали работу квантового радара в 2016 году, обеспечив однофотонное обнаружение цели на дальности более 100 км. Новый датчик работает одновременно по четырём каналам приёма, фиксируя фотоны либо от четырёх различных источников, либо от одного, что повышает точность измерений. Установка фильтров на каждый канал позволит работать одновременно в четырёх диапазонах с фотонами разной длины волны. Это первый в мире четырёхканальный прибор, тогда как ранее промышленно изготавливались только одноканальные, что осложняло создание масштабных систем и их эксплуатацию. Новое устройство примерно в десять раз меньше предыдущих приборов аналогичного назначения и, что более важно, обладает повышенной чувствительностью к обнаружению квантов света. Значительным успехом стало создание криогенной установки «размером с кулак» для охлаждения рабочих узлов детектора, которая снижает температуру до –120 °C. Детекторы уже используются ведущими китайскими исследовательскими институтами, и теперь центр способен производить и поставлять их серийно. «В будущем мы предоставим “китайское решение” для крупных проектов, таких как квантовая коммуникационная сеть следующего поколения», — сообщили разработчики. Также сверхчувствительный детектор может найти применение в биофлуоресцентной визуализации, лазерной связи, измерениях в дальнем космосе и однофотонной визуализации. Это откроет окно в микромир, где всё можно будет буквально “пощупать” одним фотоном, визуализируя ранее невиданные вещи. Левитирующие электроны — новые кандидаты на роль идеальных кубитов
10.10.2025 [11:55],
Геннадий Детинич
Проблема с квантовыми компьютерами не в том, чтобы доказать их возможность. Вся трудность заключается в масштабировании таких вычислителей. Этому мешают большие физические размеры кубитов и сложности в управлении ими. Идеальный кубит пока не создан, но кандидаты на его роль появляются всё чаще и чаще. 
Источник изображения: techspot.com Традиционные архитектуры кубитов, такие как сверхпроводящие схемы или ионные ловушки, чувствительны к внешним воздействиям, дороги в производстве и требуют сложной криогенной инфраструктуры. Исследователи из чикагского стартапа EeroQ предлагают перспективный подход, разработав и создав в лаборатории систему, которая использует одиночные электроны, «плавающие» на поверхности жидкого гелия. Предложенный метод обещает привести к созданию миллионов кубитов на одном чипе, попутно устраняя узкие места в интерфейсе и системе управления кубитами и, что самое важное, такие квантовые процессоры можно выпускать с использованием зрелых техпроцессов для производства чипов, что будет очень дёшево. Концепция EeroQ основана на эффекте так называемого «зеркального заряда» на границе раздела сред — это виртуальный заряд, который является следствием стабилизации электромагнитного поля заряжённой частицы рядом с проводником или диэлектриком. Когда отрицательно заряженный электрон приближается к поверхности жидкого гелия, под её поверхностью как бы возникает слабый положительный заряд, стабилизирующий положение электрона в пространстве. Дополнительным стабилизатором выступает жидкий гелий. В результате электрон парит над поверхностью гелия. За счёт стабилизирующих факторов он становится менее чувствителен к помехам — главному бичу всех схем кубитов. Предложенная схема — это готовая ловушка для электронов. Сверхтекучие свойства жидкого гелия позволяют ему без помех равномерно распределяться по микроканалам в чипе. Эта же среда открывает возможность по транспортировке электронов из одной ловушки в другую, что означает способность чипа выполнять вычисления с использованием электронов как кубитов. В своих экспериментах исследователи EeroQ показали, что электроны могут путешествовать на фантастические расстояния по чипу — до одного километра и больше. 
Источник изображения: EeroQ Используя вольфрамовую нить и электромагнитные электроды, учёные заполняли ловушки электронами, где изолировали их с помощью энергетических барьеров, просто повышая напряжение на контактах ловушки. Поскольку ловушки подключены к резонаторам, по их частоте можно судить, сколько там электронов. Эти частицы можно буквально по одной выщёлкивать из ловушек, просто меняя высоту энергетических барьеров (напряжение на контактах) до тех пор, пока там не останется одна частица и с ней можно начать работать, как с кубитом. Ключевым преимуществом разработки является высокая спиновая когерентность электрона (способность долго оставаться в состоянии суперпозиции), которая, по словам главного научного эксперта EeroQ Йоханнеса Полланена (Johannes Pollanen), «не может быть хуже, чем в кремнии и потенциально достигает фантастических значений». Система использует стандартные CMOS-процессы для изготовления электродов и схем, что упрощает массовое производство и позволяет интегрировать миллионы кубитов без суперсовременных полупроводниковых сканеров. Учёные уже продемонстрировали захват и контроль одиночного электрона, а также его перемещение на значительные расстояния — до километра — без потери стабильности. Следующий этап — это кодирование информации в спине электрона для создания работающих кубитов. Для снижения декогеренции от неоднородных магнитных полей планируется использовать пары электронов с противоположными спинами: любая фаза, нарушенная в одном, будет компенсирована в другом. Это позволит выполнять логические операции и взаимодействия между кубитами, перемещая электроны по чипу для реализации квантовых алгоритмов. Подход EeroQ может революционизировать квантовые вычисления, сделав платформы компактными, дешёвыми и масштабируемыми, с минимальным внешним интерфейсом для управления миллионами кубитов. Хотя технология пока на ранней стадии — без полноценных вентилей и крупномасштабной интеграции — её потенциал огромен. Устранение ключевых барьеров, таких как сложность производства и чувствительность к шуму, открывает путь к практическим квантовым компьютерам, способным решать задачи, недоступные классическим системам. В итоге это открытие подчёркивает, как переосмысление материалов и физических эффектов может преодолеть давние ограничения в области квантовых вычислений. Учёные впервые «порулили» квантовой неопределённостью в реальном времени
07.10.2025 [22:59],
Геннадий Детинич
Квантовая неопределённость, или принцип неопределённости Гейзенберга, утверждает, что невозможно одновременно с высокой точностью измерить две взаимосвязанные характеристики квантового объекта. Именно поэтому электрон не движется по строго заданной орбите вокруг ядра атома, а существует в виде размытого электронного облака. Но, как выяснили учёные, этой неопределённостью можно управлять — и это открывает новые возможности для квантовых технологий. 
Источник изображения: University of Arizona Чтобы понять идею, принцип неопределённости можно представить как надутый воздушный шар. Если на него надавить, шар сплющится в одном месте, но вытянется в другом — общий объём при этом не изменится. То же самое и в квантовом мире: уточняя одну характеристику частицы (например, её фазу или амплитуду), мы неизбежно теряем точность в другой. Однако само произведение этих неопределённостей остаётся постоянным. В то же время произведение условно противостоящих друг другу квантовых характеристик остаётся неизменным. Возможность управлять квантовой неопределённостью в реальном времени — подкручивать точность измерения то одной, то другой характеристики из «противоречивых» пар открывает новые возможности в сфере квантовых измерений и, в частности, в квантовой криптографии. Открытие сделали учёные из Университета Аризоны (University of Arizona). Они поставили перед собой задачу научиться в реальном времени изменять точность измерения либо фазы, либо амплитуды (интенсивности) фотонов. Одновременно с высокой точностью нельзя измерить обе эти характеристики фотона. В противном случае мы бы поймали его в пространстве и времени и могли бы рассчитать траекторию полёта с предсказанием дальнейшего движения, что лишает квантовый объект его сущности — набора вероятностей. Учёные представляют задачу как сжатие света в форму пули, где «пуля» — это область возможных значений фазы и интенсивности фотона. Они смогли управлять процессом с помощью технологии четырёхволнового смешения, при котором различные источники света взаимодействуют и комбинируются друг с другом. Для этого был использован лазер со сверхбыстрыми (фемтосекундными) импульсами. Импульс лазера разбивался на три одинаковых луча с разной длиной волны (на три цвета) и фокусировался в кварцевом стекле. Изменение ориентации кварца по отношению к лучам меняло итоговый сигнал, как будто кто-то садился на надутый шарик: он то превращался в пулю, то округлялся. Такое управление позволяет повысить точность измерения амплитуды света и улучшить соотношение сигнал/шум. Кроме того, оно открывает новое направление в квантовой криптографии. Теперь злоумышленнику, пытающемуся перехватить квантовый ключ, будет недостаточно просто зафиксировать факт передачи фотона — ему придётся учитывать ещё и уровень неопределённости, который динамически изменяется в процессе передачи. Это делает перехват практически невозможным. По словам авторов, технология «сверхбыстрого квантового света» может найти применение не только в защищённой связи, но и в разработке высокочувствительных датчиков, квантовой химии и биомедицине. В будущем такие системы могут помочь создавать более точные диагностические инструменты, новые методы поиска лекарств и сенсоры для мониторинга окружающей среды. В Гарварде создали систему для «вечной» работы квантового компьютера
02.10.2025 [15:16],
Геннадий Детинич
Учёные из Гарвардского университета (Harvard University) сообщили о прорыве в создании развитых квантовых компьютеров. За последние пять лет они разработали платформу для поддержки непрерывной работы квантового вычислителя. Платформа сама без участия человека поддерживает кубиты в рабочем состоянии, пополняя их атомами взамен случайно покинувших кубиты частиц, что обеспечивает непрерывную работу системы без досадных сегодня перезагрузок. 
Источник изображения: Harvard University О прорыве сообщила группа физиков Гарварда под руководством бывшего выпускника МФТИ профессора Михаила Лукина. Они создали первую в мире квантовую вычислительную машину, способную работать непрерывно без перезапусков. О достижении рассказано в последнем выпуске журнала Nature. Созданная в лаборатории система позволила квантовой платформе работать более двух часов, а теоретически — бесконечно. В отличие от классических компьютеров, использующих биты с состояниями 0 или 1, квантовые машины оперируют кубитами, в том числе на основе субатомных частиц, которые могут существовать в нескольких состояниях одновременно — в суперпозиции. Это позволяет решать сложные задачи за минуты вместо тысячелетий. Сделанное открытие, достигнутое в партнёрстве с учёными из Массачусетского технологического института (MIT), обещает революцию в медицине, финансах и криптографии, где требуются интенсивные вычисления для моделирования молекул и оптимизации. Основной проблемой квантовых компьютеров на протяжении многих лет оставалась потеря атомов — процесс, при котором субатомные частицы, формирующие кубиты, покидают систему, что ведёт к утрате информации и сбоям. Ранее даже самые передовые устройства работали всего несколько миллисекунд, максимум — около 13 секунд, что делало невозможными длительные расчёты. Это касается не всех квантовых вычислителей, но особенно сильно влияет на кубиты из нейтральных атомов, которыми как раз и занимается в Гарварде группа Лукина. Проект Лукина, запущенный пять лет назад, был направлен именно на преодоление этого барьера. Новая машина с 3000 кубитами демонстрирует стабильность, вводя до 300 000 атомов в секунду для компенсации потерь. Ключевым решением стали два инновационных инструмента: «оптическая решётка-конвейер» и «оптические пинцеты», которые перемещают и пополняют атомы без нарушения квантовой информации. По словам учёных, «теперь ничто фундаментально не ограничивает продолжительность работы наших атомных квантовых компьютеров — мы можем заменять потерянные атомы свежими». Эта технология обеспечивает непрерывность, сохраняя целостность системы. Исследователи подчёркивают, что план дальнейшего развития ясен, и машина уже демонстрирует потенциал для масштабирования. «Это просто область с огромным потенциалом для инноваций, — поясняют исследователи. — Мы устраняем разрыв между тем, что может сделать аппаратное обеспечение, и тем, что обещают алгоритмы. Эта область созрела для открытий». Учёные укротили свет в алмазах для прорыва в квантовых технологиях
23.09.2025 [11:31],
Геннадий Детинич
Учёные добились значительного прорыва в разработке методики улавливания фотонов от дефектов в алмазах. Представленный метод регистрирует подавляющее большинство фотонов, испускаемых алмазными NV-центрами, причём при комнатной температуре, что открывает путь к новому поколению квантовых датчиков и средствам абсолютно безопасной квантовой связи. 
Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews Разработку представили учёные из Еврейского университета в Иерусалиме (Hebrew University of Jerusalem) в сотрудничестве с Университетом Гумбольдта (Humboldt University) в Берлине. Они работали с так называемыми NV-центрами (центрами «азот–вакансия»). Это дефекты в кристаллической решётке алмаза, которые могут играть роль кубитов или квантовых датчиков. Эти центры легко приводятся в состояние суперпозиции и демонстрируют эффект запутанности под воздействием либо света, либо микроволнового излучения. Тем самым NV-центры могут использоваться как для квантовых вычислений, так и для сверхчувствительных датчиков. При воздействии на такие дефекты в алмазах обычно значительная часть света рассеивалась, что снижало эффективность систем. Новый подход, описанный в журнале APL Quantum, использует гибридные наноантенны в форме мишени для тира (bullseye), состоящие из слоёв металла и диэлектриков, в которые встраиваются наноалмазы с NV-центрами. Это позволяет направлять до 80 % фотонов в нужном направлении при комнатной температуре, что в разы превосходит предыдущие методы. Техническая суть инновации заключается в интеграции NV-центров в чипы с одновременным усилением и фокусировкой излучения. Наноантенны действуют как оптические линзы на наноуровне, минимизируя потери света и повышая яркость сигнала. Исследователи протестировали лабораторную систему, подтвердив её работоспособность в простых чипах. Такой дизайн не требует криогенного охлаждения, что упрощает производство и интеграцию с существующими электронными системами, делая квантовые технологии более доступными для массового применения. Потенциальные области применения новой технологии обширны. В квантовой связи она позволит создавать безопасные каналы передачи данных с использованием запутанных фотонов. Сверхчувствительные сенсоры на основе NV-центров найдут применение в медицине для визуализации на клеточном уровне, в навигации для точного позиционирования без GPS и в материаловедении для анализа свойств веществ. Кроме того, это ускорит развитие квантовых компьютеров, делая их компактнее (буквально на чипах) и быстрее, с возможностью масштабирования. Профессор Кармиэль Рапапорт (Carmiel Rapaport) из Еврейского университета подчеркнул: «Это приближает нас к практическим квантовым устройствам». Доктор Йонатан Любецки (Yonatan Lubotzky) добавил, что его впечатляет простота ориентированного на чипы дизайна и работа при комнатной температуре, что облегчает интеграцию в реальные системы. Это открытие не только продвигает фундаментальную науку, но и открывает коммерческие перспективы, потенциально привнося революцию в отрасли, зависящие от квантовых разработок. Квантовый интернет впервые пустили по обычному оптоволокну
29.08.2025 [21:13],
Геннадий Детинич
Квантовый интернет обещает стать новым технологическим чудом, которое изменит наш мир так же, как 30 лет назад изменил его обычный интернет. Но сделать это будет намного труднее: квантовые состояния легко разрушаются и поэтому не могут передаваться по обычным каналам связи. Попытки предпринимают многие, но успех даётся с трудом. Не исключено, что прорыв обеспечит разработка из США, недавно испытанная в Университете Пенсильвании на местных линиях связи. 
Источник изображений: University of Pennsylvania Исследователи даже не стали пытаться передавать по сети сами квантовые состояния, которые могут использоваться либо для вычислений, либо для передачи защищённой информации в виде квантового распределения ключей. Сегодня не существует технологий для создания квантовых повторителей, и это предсказуемо ограничивает дальность передачи квантовых данных. К тому же нельзя просто так «прикрутить» к квантовым протоколам классический интернет-протокол, чтобы пакет с квантовым содержимым прошёл через систему маршрутизации и добрался до адресата. Нужно было действовать иначе. Группа учёных из Университета Пенсильвании воспользовалась чем-то вроде инкапсуляции. Они рассудили, что квантовые данные в виде особых состояний фотонов можно упрятать в пакет и не касаться их напрямую, чтобы не произошло коллапса волновой функции, возникающего при попытке прочитать квантовые состояния. Маршрутизация была доверена обычным сигналам (фотонам), которые, словно паровоз, доставляли контейнеры с «квантовыми» фотонами по месту назначения, работая при этом по обычному IP-протоколу.  Сборку «составов» осуществлял разработанный в университете кремниевый чип Q-Chip (сокращение от Quantum-Classical Hybrid Internet by Photonics). Он совмещал квантовые и классические сигналы и «говорил» на понятном классическому сетевому оборудованию языке. Чип был протестирован в кампусе университета на обычной сети длиной около одного километра, с одним узлом и одним сервером. Точность передачи квантовой информации составила 97 %. Ещё одним важным аспектом разработки стала эффективная борьба с помехами. Они оказывали схожее влияние как на классический сигнал в оптоволокне, так и на фотоны с квантовыми состояниями. Возвращаясь к примеру с паровозом и вагонами, помехи примерно одинаково влияли и на «локомотив», и на неприкосновенный груз. Оценив воздействие на классический заголовок пакета, можно было понять характер влияния помех на квантовые данные и компенсировать его уже при чтении квантовой информации, не разрушая её ради коррекции ошибок. Разработчики утверждают, что этот приём повысил помехозащищённость при передаче квантовой информации по обычному оптоволокну.  Созданный в университете Q-Chip может выпускаться в неограниченном объёме на стандартных полупроводниковых фабриках. Это делает повсеместное развёртывание квантового интернета доступным и реальным — если технология будет доведена до коммерческого уровня. Однако вряд ли всё окажется так просто, как рисует пресс-релиз университета: технология наверняка потребует серьёзной доработки, прежде чем новый интернет станет реальностью. |
© 1997—2026 Электронное периодическое издание "3ДНьюс" | Свидетельство о регистрации СМИ Эл ФС 77-22224
выдано Федеральной Службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является
нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия редакции 3DNews.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
