Опрос
|
реклама
Быстрый переход
IBM представила первый отказоустойчивый квантовый процессор «Гагара» (Loon) — он призван изменить мир
13.11.2025 [13:52],
Геннадий Детинич
К 2029 году IBM собирается представить первый отказоустойчивый коммерческий квантовый компьютер Starling («Скворец»), в основе которого будет лежать новая архитектура и более развитый алгоритм коррекции ошибок qLDPC. Первым воплощением этих планов стал экспериментальный квантовый процессор Loon («Гагара»), о котором IBM говорит, как о решении, впервые заключающем в себе все ключевые компоненты, необходимые для отказоустойчивых квантовых вычислений. 
Источник изображений: IBM Процессор IBM Loon поможет тестировать новую архитектуру для будущей реализации крупномасштабных квантовых вычислительных платформ и масштабирования компонентов, необходимых для практического и высокоэффективного исправления квантовых ошибок. Ранее IBM уже продемонстрировала некоторые революционные, по её словам, функции, которые будут реализованы в этом процессоре, например, внедрение нескольких высококачественных уровней маршрутизации с низкими потерями для обеспечения более длинных внутричиповых соединений (или С-сцепок), которые выходят за рамки сцепок с ближайшими соседями и физически связывают удалённые кубиты на одном чипе, а также технологии сброса кубитов между вычислениями. 
Сравнение архитектур QPU IBM «Цапли» (слева) и «Гагары» (справа) Уход от соединений кубитов с ближайшими соседями к связям с удалёнными кубитами поможет, в том числе, отказаться от поверхностных кодов коррекции ошибок в пользу низкоплотной проверки чётности для квантовых систем (quantum low-density parity check, qLDPC). «Утверждается, что использование этой схемы вместо поверхностного алгоритма позволит сократить число физических кубитов, необходимых для реализации одного логического, примерно на порядок». Это тот резерв, который может дать IBM фору в достижении пресловутого квантового превосходства. Сочетание возможностей архитектуры Loon с коррекцией квантовых ошибок вычислений на классических компьютерах станет тем шагом, который быстрее всего приблизит сверхпроводящие квантовые платформы IBM к практической ценности. К слову, IBM также доказала, что можно использовать классическое вычислительное оборудование для точного декодирования ошибок в режиме реального времени с помощью кодов qLDPC (менее чем за 480 нс). И этот технический прорыв был совершён на год раньше запланированного срока. Для производства чипов с архитектурой для QPU Loon компания начала использовать 300-мм линии комплекса Albany NanoTech в Нью-Йорке. Когда-то это было практически собственное производство IBM, но с середины нулевых оптимизация бизнеса компании заставила её расстаться с обременительными активами. В то же время IBM остаётся главным клиентом этого центра и теперь перенесла туда разработку квантовых процессоров. Современное полупроводниковое оборудование центра и возможности непрерывной работы на этом предприятии уже ускорили процесс обучения персонала, совершенствования и расширения возможностей квантовых процессоров IBM, что позволило компании увеличить количество подключаемых кубитов, их плотность и производительность.  На сегодняшний день IBM удалось удвоить скорость исследований и разработок, сократив время, необходимое для создания каждого нового процессора, как минимум вдвое; достичь десятикратного увеличения физической сложности квантовых чипов; и получить возможность параллельно исследовать и изучать несколько проектов. Процессоры «Козодой» и «Гагара» стали реальностью во многом благодаря переходу на выпуск 300-мм пластин, что станет ещё одним преимуществом IBM в гонке за квантовым превосходством. До квантового преимущества рукой подать: IBM представила «Козодоя» — квантовый процессор нового поколения
13.11.2025 [13:36],
Геннадий Детинич
На ежегодном мероприятии Quantum Developer Conference компания IBM представила два новых квантовых процессора: Nighthawk («Американский козодой») и Loon («Гагара»), а также обновлённый программный стек для квантовых вычислений с использованием суперкомпьютеров. Поставки QPU Nighthawk стартуют до конца 2025 года, что позволит IBM первой в мире добиться квантового преимущества в вычислениях уже через год и приведёт к квантовой революции в 2029 году. 
Источник изображения: IBM «Для того чтобы квантовые вычисления стали по-настоящему полезными, необходимо множество составляющих, — сказал Джей Гамбетта (Jay Gambetta), директор по исследованиям IBM и научный сотрудник IBM. — Мы считаем, что IBM — единственная компания, которая способна быстро разрабатывать и масштабировать квантовое программное обеспечение, аппаратные средства, производство и коррекцию ошибок, чтобы создавать революционные приложения. Сегодня мы рады сообщить о свершении многих из этих достижений». Квантовый процессор Nighthawk компания представила как свой самый развитый процессор. Он содержит 120 кубитов, соединённых с помощью 218 настраиваемых сцепок (couplers) нового поколения с четырьмя ближайшими соседями, организованными в квадратную решётку. Чип имеет на 20 % больше сцепок, чем предыдущее решение — QPU Heron («Цапля»). Важно то, что Nighthawk развивает архитектуру Heron. Это означает, что IBM для рывка в сторону квантового преимущества слегка «наступила на горло» своей «лебединой песне» — отказу от поверхностных кодов коррекции в пользу qLDPC (низкоплотной проверки чётности для квантовых систем). Дело в том, что экспериментальная квантовая архитектура IBM с опорой на qLDPC, впервые реализованная в QPU Loon, пока плохо знакома квантовому сообществу, тогда как поверхностные коды для исправления ошибок квантовых вычислений используются десятилетиями. В компании здраво рассудили, что ставка на самое революционное решение может позволить свершить квантовое преимущество кому-то другому, что плохо для имиджа и продаж. В любом случае, продукт лучше развивать так, чтобы пользователи были с ним знакомы заранее. Тем самым Nighthawk продолжит традицию коррекции ошибок и станет эволюцией QPU, а не революцией. В то же время Nighthawk — это заметный шаг вперёд. В IBM заявляют, что благодаря расширенным возможностям подключения кубитов пользователи смогут точно выполнять алгоритмы, которые будут на 30 % сложнее, чем позволял предыдущий процессор IBM, при этом сохраняя низкий уровень ошибок. В частности, Nighthawk позволит запускать алгоритмы с использованием 5000 двухкубитных гейтов (в отличие от однокубитных, двухкубитные гейты позволяют осуществлять запутывание кубитов, необходимое для квантовых вычислений). В IBM ожидают, что к концу 2026 года будущие версии Nighthawk смогут управлять до 7500 гейтов, а в 2027 году — контролировать схемы с использованием до 10 000 гейтов. К 2028 году системы на базе Nighthawk смогут поддерживать до 15 000 двухкубитных гейтов, активируемых 1000 или более подключёнными кубитами, объединёнными с помощью дальнодействующих сцепок, впервые продемонстрированных на экспериментальных процессорах IBM в прошлом году. Все преимущества традиционного подхода IBM к методам коррекции ошибок раскроются уже в конце 2026 года, когда компания ожидает сама — или благодаря партнёрам по сообществу — добиться первого в мире публично доказанного квантового превосходства, а не тех «качелей», которые сопровождают доклады компании Google об их личных достижениях в этой области. Для IBM может быть принципиальным утереть нос конкуренту. В Google имели неосторожность связывать свои квантовые преимущества со сравнением с суперкомпьютерами IBM — не в пользу последних. Такое редко прощают. Разработчиков квантовых компьютеров заливают деньгами — их акции взлетели на 20 % за неделю
04.10.2025 [15:43],
Геннадий Детинич
На этой неделе акции ряда наиболее популярных компаний в сфере разработки квантовых компьютеров выросли в цене на десятки процентов, что удвоило и даже утроило стоимость ценных бумаг некоторых из них по сравнению с ценой на начало года. Подобный интерес инвесторов объясняется активностью в области квантовых вычислений и вовлечение в этот процесс лидеров отрасли. 
Источник изображения: CNBC Хочется верить, что накачка деньгами квантовых компаний — это не очередной пузырь для инвесторов. Одни, такие как глава квантового подразделения Google — Джулиан Келли (Julian Kelly), обещают создание имеющих практическую ценность квантовых компьютеров к концу десятилетия. Другие, в число которых входит множество независимых экспертов, ожидают медленного продвижения к этой заветной цели в течение десяти и более лет. В чём можно не сомневаться — чем дальше, тем больше будет новостей в области развития квантовых вычислений. Эти новости подогревают рынок, а представители отрасли, например, как специалисты компании Nvidia, будут ещё сильнее возбуждать интерес обещаниями скорого прорыва в развитии технологий. Более того, они уже сообщают о прорыве, обещая ускорение квантовых операций уже сейчас с помощью библиотеки CUDA-X. Герои последних новостей — компании Rigetti Computing и D-Wave. Их акции за последние несколько дней выросли более чем на 20 %. С начала года ценные бумаги Rigetti и D-Wave Quantum подорожали более чем вдвое и втрое соответственно. Акции Arqit Quantum на этой неделе взлетели более чем на 32 %. Компания Rigetti сообщила, что получила заказы на покупку двух своих 9-кубитных квантовых вычислительных систем Novera на общую сумму $5,7 млн. Имя клиента источники не раскрывают. Кроме того, фармацевтическая компания Novo Nordisk и правительство Дании инвестировали €300 млн в венчурный фонд развития квантовых технологий. Ранее в этом году о своих новых квантовых чипах рассказали Microsoft и Amazon. Много интересных анонсов сделала и Nvidia — преимущественно о создании гибридных платформ и интерфейсов. Характерным для этого года событием также стала покупка компанией IonQ из США британского стартапа Oxford Ionics за $1,1 млрд. Около трети миллиарда долларов привлекла финская компания IQM — и таких примеров становится всё больше. Обещанные Джулианом Келли пять лет, отпущенные на достижение прорыва в области квантовых вычислений, не оставляют инвесторам времени на раздумья и подталкивают их вкладывать средства в новую сферу, не вдаваясь в детали критики. Такое поведение тоже имеет право на существование — и нередко приводит к интересным результатам. Первый в отрасли квантовый компьютер на полупроводниковых чипах заработал в Великобритании
16.09.2025 [13:49],
Геннадий Детинич
Британский стартап Quantum Motion представил первый в отрасли полнофункциональный кремниевый КМОП-квантовый компьютер. Для его работы по-прежнему требуется холодильная камера, однако квантовые процессоры изготавливаются на классическом полупроводниковом производстве из стандартных 300-мм пластин. Такой подход обещает масштабируемость и ускоряет приближение нового класса вычислительных систем. 
Источник изображения: Quantum Motion Компания впервые заявила о себе в 2022 году, анонсировав 1024-кубитовый процессор на спиновых кубитах. Подобные решения, но в куда меньших масштабах, ранее пыталась создавать Intel. В таких процессорах квантовое состояние хранится в спинах электронов: управление ими позволяет выполнять операции в алгоритмах. Фактически каждый кубит в такой архитектуре — это транзистор, работающий с одним электроном. Благодаря совместимости с современными техпроцессами эта платформа считается одной из наиболее удобных для масштабирования. Современная система Quantum Motion размещается в трёх стандартных 19-дюймовых серверных стойках. Криогенное оборудование, необходимое для работы процессора, также помещается в серверный форм-фактор, что облегчает развёртывание таких установок в обычных дата-центрах и их дальнейшую модернизацию. Первая система уже установлена в Национальном центре квантовых вычислений Великобритании (NQCC). Проект поддержан не только британскими государственными фондами, но и DARPA (США), которая рассматривает Quantum Motion как одного из претендентов на создание отказоустойчивых квантовых вычислителей. «С поставкой этой системы Quantum Motion находится на пути к выводу коммерчески полезных квантовых компьютеров на рынок уже в этом десятилетии, — отметил Хьюго Салех (Hugo Saleh), президент и технический директор компании. — Подход, ориентированный на заказчиков и разработчиков, использование стандартной CMOS-матрицы — основы всех современных технологий от мобильных телефонов до графических процессоров ИИ — обеспечивает следующий революционный шаг в вычислительной технике». ИИ помог китайцам создать крупнейшие массивы атомов для квантовых компьютеров будущего
14.08.2025 [13:03],
Геннадий Детинич
Китайские ученые сообщили о значительном прорыве в области квантовых вычислений, создав крупнейшие в мире массивы из 2024 атомов рубидия. О работе, опубликованной в журнале Physical Review Letters, рецензенты уже заявили, что это важный шаг в развитии квантовой физики, связанной с атомами. Новая платформа использует искусственный интеллект и оптические пинцеты, благодаря чему способна формировать массивы атомов в 10 раз больше предыдущих. 
Кошка Шрёдингера, нарисованная с помощью 550 атомов рубидия. Источник изображения: University of Science and Technology of China Каждый атом в таком массиве играет роль кубита — базовой единицы квантовых вычислений. Исследование стало продолжением работы группы физиков из Университета науки и технологий Китая (University of Science and Technology of China). В отличие от других подходов к созданию квантовых компьютеров, таких как использование сверхпроводящих цепей или ионов, нейтральные ультрахолодные атомы при масштабировании обладают большей стабильностью и управляемостью. Однако до сих пор системы на основе атомов были ограничены массивами из нескольких сотен элементов из-за медленного процесса их позиционирования, когда каждый атом индивидуально перемещается оптическим пинцетом в виде лазера. Университетская команда совместно с учёными Шанхайской лаборатории искусственного интеллекта разработала систему на базе ИИ, которая с помощью высокоскоростного пространственного модулятора света одновременно перемещает атомы в нужное место. Это позволило создать идеальный массив из 2024 атомов всего за 60 мс, причём время перестановки не зависело от размера массива, что открывает путь к дальнейшему масштабированию числа кубитов. В условиях лаборатории система продемонстрировала впечатляющую точность: операции с одним кубитом выполнялись с точностью 99,97 %, а с двумя кубитами — 99,5 %. Точность определения состояния кубитов достигла 99,92 %, что сопоставимо с результатами, полученными в ведущих мировых институтах. Однако текущая версия системы имеет ограничения: в 3D-моделях атомы можно перемещать только в пределах одного слоя, а размер массива ограничен мощностью и точностью используемых лазеров. Тем самым полученные результаты подчёркивают потенциал технологии, но требуют дальнейших улучшений для создания масштабируемых квантовых компьютеров. Для дальнейшего прогресса учёные планируют разработать более мощные лазеры и высокоточные модуляторы света. Способность идеально упорядочивать десятки тысяч атомов в предсказуемые матрицы может стать основой для создания надёжных квантовых компьютеров в будущем. Этот прорыв подтверждает лидерство Китая в области квантовых технологий и открывает новые горизонты для исследований, направленных на преодоление текущих ограничений и достижение практической реализации квантовых вычислений. Китайские учёные впервые осуществили квантовую телепортацию с записью состояний в твердотельную память
22.07.2025 [18:01],
Геннадий Детинич
Учёные из Нанкинского университета (Nanjing University) впервые создали относительно простую платформу для квантовой связи, которая откроет возможность развёртывания квантового интернета. В диапазоне частот штатного телеком-оборудования для оптоволоконной связи они смогли передать в запутанных фотонах квантовые состояния. Более того, учёные впервые записали квантовые состояния фотонов в твердотельной памяти, что закрепило успех. 
Источник изображения: Nanjing University Сегодня для передачи квантовых состояний в оптическом диапазоне используется сеть доверенных узлов, на каждом из которых запутанные фотоны с закодированными квантовыми состояниями собираются заново. Повторителей и ретрансляторов для этой задачи пока не придумали. Это затрудняет развёртывание как сетей с квантовой криптографией (с передачей квантовых ключей), так и квантовых вычислительных кластеров, поскольку доверенные узлы приходится создавать чаще, чем через каждые сто километров. Разработка китайских учёных обещает радикально решить проблему передачи квантовых состояний на большие расстояния. Представленная учёными платформа состоит из пяти структурных компонентов: один для подготовки входного состояния, другой для генерации запутанных пар фотонов (ЭПР) с помощью интегрированного фотонного чипа, третий для измерения состояния Белла, четвёртый для распределения частот и точной настройки, и пятый — это твердотельная квантовая память на основе ансамблей ионов эрбия. Первые четыре компонента раньше использовались для других экспериментов, а пятая — твердотельная память — реализована впервые. «Квантовая телепортация — это всегда интересный протокол квантовой коммуникации, поскольку он позволяет передавать квантовые состояния, не раскрывая их, — сказал Сяо-Сун Ма (Xiao-Song Ma), глава группы разработчиков. — Для увеличения расстояния передачи состояний в систему квантовой телепортации крайне важно включить квантовую память». Ещё одним ключевым моментом эксперимента стало использование фотонов с «телекомовской» длиной волны. Это означает, что запутанные фотоны могут передаваться по обычным оптическим каналам с помощью стандартного оборудования передачи без развёртывания новых и экзотических сетей. Тем самым квантовый интернет может развиться на готовой инфраструктуре, что станет доступным и экономичным решением. В комплексе китайские учёные продемонстрировали возможность распространять явление запутанности без новой сборки запутанных фотонов. Вместо доверенных узлов запутанные состояния записывались в твердотельную память в групповых состояниях атомов эрбия (по сути — в повторителях). Тем самым запутанность распространялась на большие расстояния, обеспечивая передачу квантовых состояний или квантовую телепортацию на гораздо большие расстояния по волоконной сети. Это нельзя назвать передачей информации — она не передаётся с помощью квантовой телепортации. Но это позволяет установить доверенную связь, а также обеспечить работу кластеров квантовых компьютеров за счёт передачи квантовых состояний и, таким образом, продолжить работу квантового алгоритма на другой платформе, что значительно увеличит мощность квантовых вычислительных платформ. В Китае придумали, как обмануть Вселенную и создать отказоустойчивый квантовый компьютер
26.06.2025 [13:01],
Геннадий Детинич
Давно известно, что космические лучи способны вызывать ошибки в работе квантовых компьютеров, исправлять которые кратно сложнее, чем в случае классических вычислительных систем. Учёные из Китая доказали прямую связь между лучами из космоса и сбоями в кубитах, предложив способ их компенсации. Самое интересное, что тот же метод можно использовать для изучения космических лучей и даже для поиска таинственной тёмной материи. 
Источник изображения: Nature Communications 2025 Кубиты или квантовые биты отличаются высокой чувствительностью к любым физическим воздействиям — от вибраций до магнитных полей. Прилетающие из космоса частицы и даже гамма-излучение земного происхождения также способны влиять на квантовые состояния кубитов. Для оценки воздействия двух последних явлений учёные из Пекинской академии квантовой информатики в сотрудничестве с коллегами из профильных институтов создали установку, в которой совместили 63-кубитовый сверхпроводящий квантовый процессор и датчики мюонов и гамма-лучей. Датчики были расположены прямо под процессором, что позволило связать попадание частиц в процессор и состояние кубитов. В ходе опытов выяснилось, что примерно раз в 67 секунд кубиты реагировали на мюоны (продукт распада высокоэнергичных космических частиц в атмосфере Земли) и гораздо чаще — на гамма-излучение (фотоны соответствующих частот). В общей сложности 81,6 % всплесков квазичастиц в кубитах были вызваны гамма-излучением, а оставшиеся 18,4 % — мюонами. Следует пояснить, что учёные следили за так называемой зарядовой чётностью кубитов (charge-parity states). Частицы извне разрывали куперовские пары электронов в сверхпроводящем материале кубита, превращая отдельные электроны в квазичастицы. Это вело к изменению чётности заряда в кубите. Точнее, в кубитах возникал всплеск появления квазичастиц в ответ на пролетевшие мюоны или гамма-фотоны, который фиксировали приборы. Это позволило найти чёткую связь между попаданием в квантовый процессор энергичной частицы и сбоем кубита. Обшивка криогенной камеры с процессором и датчиками свинцом снизила влияние гамма-фотонов на сбои кубитов, но мюоны это никак не задержало. По-хорошему квантовые компьютеры придётся прятать глубоко под землю, чтобы добиться отказоустойчивых квантовых вычислений, что не сделает эту технологию массовой. С другой стороны, обнаруженная связь между сбоями кубитов и частицами из космоса поможет создать алгоритмы для коррекции таких ошибок. В крайнем случае, датчики мюонов могут просто отключать сбойные участки квантового процессора. Это усложнит квантовые системы, но позволит работать, не зарываясь под землю. 
Схема эксперимента Исследование подняло важный вопрос, который ставит под сомнение перспективы отказоустойчивых квантовых компьютеров на гипотетических фермионах Майораны. Тем более, что в компании Microsoft утверждают, что у них есть прототип процессора на этих частицах. Вернее, процессор Majorana 1 оперирует квазичастицами, имитирующими поведение фермионов Майораны. Китайские учёные показали связь между космическими частицами и нестабильностью квазичастиц, что требует более пристального внимания к процессору Microsoft и, в целом, к перспективам фермионов Майораны в качестве основы для кубитов. А ведь это главные кандидаты на отказоустойчивые квантовые компьютеры! Важным следствием установки связи между космическими частицами и кубитами стало то, что созданные китайцами установки могут стать детекторами неизвестных физике частиц, включая поиск тёмной материи. Но это будет уже другая история. Основатель Nvidia объявил десятилетие роботов и автономных машин
12.06.2025 [14:29],
Алексей Разин
Поездка генерального директора Nvidia Дженсена Хуанга (Jensen Huang) в Европу сопровождалась не только выступлением на конференции VivaTech 2025, но и раздачей интервью. В одном из них он провозгласил текущее десятилетие периодом роботов и автономных машин, а на самом мероприятии неожиданно заявил о прогрессе в разработке квантовых компьютеров. 
Источник изображения: Nvidia Стоит напомнить, что ещё в январе текущего года он же утверждал, что практически применимые квантовые компьютеры появятся лишь несколько десятилетий спустя. Минуло от силы пять месяцев, а глава и основатель Nvidia уже считает, что разработка квантовых компьютеров близится к переломному моменту, а сами они быстро становятся более мощными, производительными и стабильными. Уже в ближайшие несколько лет, по словам Хуанга, это позволит привлечь квантовые компьютеры к решению очень интересных задач по всему миру. Сама Nvidia тоже готовится к этому моменту, адаптируя вычислительные системы на основе Grace Blackwell 200 к работе с алгоритмами, присущими квантовым компьютерам. В сфере ИИ подобные гибридные системы позволят добиться существенного прогресса, по мнению основателя компании. «Как и в случае с законом Мура, я готов рассчитывать на увеличение количества логических кубитов в десять раз каждые пять лет, и увеличение количества логических кубитов в 100 раз каждые десять лет», — сформулировал свой прогноз основатель Nvidia. На полях конференции VivaTech Дженсен Хуанг также успел пообщаться с представителями CNBC, сделав сделав ещё одно важное заявление: «Текущее десятилетие станет эпохой автономного транспорта, роботов и автономных машин в целом». Не секрет, что сама Nvidia уже многие годы стремится расширить своё присутствие в сфере промышленной автоматизации, робототехники и автомобильной электроники. Это кропотливая работа, приносящая финансовую отдачу лишь в долгосрочной перспективе, однако у компании хватает терпения год за годом создавать новые решения для этих отраслей. Тем более что её облачная вычислительная инфраструктура способна ускорить решение всех перечисленных задач. Аппаратные и программные компоненты для систем автопилота Nvidia находят всё более широкое применение в транспортных средствах, испытываемых и предлагаемых на рынках США и Китая, а вот Европа в этом отношении пока отстаёт. Великобритания, тем не менее, со следующего года разрешит эксплуатацию беспилотных автомобилей на своих дорогах. Uber и Wayve начнут их испытания в регионе уже весной 2026 года. Исследование Google показало, что современная криптография уязвима перед квантовыми компьютерами
26.05.2025 [20:31],
Сергей Сурабекянц
Исследование Google показало, что 2048-битный ключ шифрования RSA — современный стандарт для онлайн-безопасности — может быть взломан за несколько дней квантовым компьютером с менее чем миллионом кубитов. Это открытие резко снизило требования к конфигурации квантового компьютера по сравнению с прежними оценками, которые всего несколько лет назад предполагали необходимость как минимум 20 миллионов кубитов. 
Источник изображения: Quantware Квантовый компьютер с миллионом кубитов пока представляется скорее фантастикой, нежели реальностью. Однако темпы прогресса в этой области требуют уже сейчас начать переход к мерам безопасности, устойчивым к квантовым технологиям. Исследование, проведённое для Google Крейгом Гидни (Craig Gidney) подробно описывает будущие атаки с применением квантовых компьютеров и призывает мировое ИТ-сообщество уже сейчас готовиться к постквантовому миру. Выводы Гидни являются результатом достижений как в квантовых алгоритмах, так и в методах исправления ошибок. С тех пор как Питер Шор в 1994 году открыл, что квантовые компьютеры могут факторизовать большие числа гораздо эффективнее классических компьютеров, учёные стремились точно определить, какая конфигурация квантового оборудования потребуется для взлома реального шифрования. 
Источник изображений: IBM Последняя работа Гидни основана на недавних алгоритмических прорывах, таких как использование приближенного модульного возведения в степень, которое значительно сокращает количество требуемых логических кубитов. Исследование также включает более плотную модель для хранения кубитов с исправленными ошибками, используя такие методы, как «коды с ярмовой поверхностью» (yoked surface codes) и «выращивание магического состояния» (magic state cultivation) для сокращения требуемых ресурсов. Гипотетическая машина, располагающая миллионом кубитов, для взлома 2048-битных ключей шифрования RSA должна будет работать непрерывно в течение пяти дней, поддерживать чрезвычайно низкий уровень ошибок и координировать миллиарды логических операций без перерыва. Современные квантовые компьютеры работают только с сотнями или тысячами кубитов, что намного меньше отметки в миллион кубитов. Например, IBM Condor и Google Sycamore с 1121 и 53 кубитами соответственно иллюстрируют текущие возможности квантовых вычислений.  Компания D-Wave недавно представила самый мощный в мире квантовый компьютер — систему Advantage2 с более чем 4400 кубитами. Как и все предыдущие системы D-Wave (за исключением компьютеров первых поколений), Advantage2 будет доступна только через облако. Поставки физических систем клиентам начнутся позже — с платформ, насчитывающих не менее 7000 кубитов, время которых ещё не пришло. 
Источник изображения: Dwave 20 мая компания NVIDIA объявила об открытии Глобального центра исследований и разработок для бизнеса в области искусственного интеллекта на базе квантовых технологий (Global Research and Development Center for Business by Quantum-AI Technology, G-QuAT). На этой площадке размещена система ABCI-Q — крупнейший в мире исследовательский суперкомпьютер, предназначенный для квантовых исследований. Система интегрирована с тремя квантовыми компьютерами. Крупные компании, разрабатывающие квантовое оборудование, планируют масштабировать свои компьютеры до уровня миллиона кубитов в течение следующего десятилетия. IBM в партнёрстве с Токийским и Чикагским университетами собираются построить квантовый компьютер на 100 000 кубитов к 2033 году. Компания Quantinuum заявила о цели по созданию полностью отказоустойчивого универсального квантового компьютера Apollo к концу 2020-х годов.  Последствия появления следующего поколения квантовых компьютеров для информационной безопасности крайне болезненны. RSA и аналогичные криптографические системы лежат в основе большей части защищённых коммуникаций в мире, от банковского дела до цифровых подписей. Результаты исследования Гидни подтверждают срочность перехода на постквантовую криптографию (PQC) — новые стандарты, разработанные для противостояния атакам квантовых компьютеров. В прошлом году Национальный институт стандартов и технологий США опубликовал алгоритмы PQC и рекомендовал поэтапно отказаться от уязвимых систем после 2030 года. Новые стандарты должны стать важным элементом криптографической защиты данных. Предыдущие стандарты криптографии NIST, разработанные в 1970-х годах, используются практически во всех устройствах, включая интернет-маршрутизаторы, телефоны и ноутбуки. Руководитель группы криптографии NIST Лили Чен (Lily Chen) уверена в необходимости массовой миграции с RSA на новые методы шифрования: «Сегодня криптография с открытым ключом используется везде и во всех устройствах, наша задача — заменить протокол в каждом устройстве, что нелегко». Поэтому эксперты по безопасности в различных отраслях призывают серьёзно относиться к угрозе, исходящей от квантовых компьютеров. Новые схемы шифрования основаны на понимании сильных и слабых сторон квантовых вычислений, так как квантовые компьютеры превосходят классические лишь в достаточно узком спектре задач. К квантово-устойчивым криптографическим методам относятся:
Источник изображения: unsplash.com Исследование Гидни подчёркивает важность упреждающего планирования. Оно также напоминает о вечном соревновании «снаряда и брони» — по мере развития технологий развиваются и методы их взлома. Улучшения алгоритмов и лучшая интеграция оборудования и программного обеспечения продолжают снижать барьеры для потенциальных злоумышленников. Представлен самый мощный в мире квантовый компьютер — D-Wave Advantage2 с более чем 4400 кубитами
20.05.2025 [21:14],
Геннадий Детинич
Компания D-Wave представила самый мощный в мире квантовый компьютер — систему Advantage2 с более чем 4400 кубитами. Как и все предыдущие системы D-Wave (за исключением компьютеров первых поколений), Advantage2 будет доступна только через облако. Поставки физических систем клиентам начнутся позже — с платформ, насчитывающих не менее 7000 кубитов, время которых ещё не пришло. 
Источник изображений: D-Wave Новинка позволяет вплотную познакомиться с возможностями передовых квантовых компьютеров канадско-американской компании D-Wave Quantum Inc. К сожалению, это не универсальные квантовые вычислители. Системы D-Wave используют так называемый квантовый отжиг, предназначенный для решения задач оптимизации — в логистике, разработке магнитных материалов, определённых лекарств и других специфических областях. Именно на примере исследования магнитных материалов компания D-Wave ранее в этом году доказала, что её младшая система Advantage2 с 1200 кубитами заслуживает называться «Святым Граалем квантовых вычислений», продемонстрировав квантовое превосходство над классическими суперкомпьютерами. Новая платформа с 4400 кубитами обещает быть ещё мощнее, сохраняя за системами Advantage2 статус «самых мощных в мире». По крайней мере, эти компьютеры уже сегодня способны оказывать практическую помощь в сложных расчётах. Квантовые процессоры Advantage2 основаны на более совершенной архитектуре по сравнению с предыдущими поколениями. Если раньше каждый кубит был связан максимум с 15 другими, то теперь число связей увеличено до 20. Это делает расчёты более эффективными и позволяет решать значительно более сложные задачи в более короткие сроки. Кроме того, почти вдвое увеличено время когерентности — период, в течение которого кубиты сохраняют своё квантовое состояние и устойчивость к ошибкам. 
Квантовый процессор Advantage2 Примечательно, что новая платформа потребляет те же 12 кВт энергии, что и все предыдущие компьютеры компании. Это означает, что энергоэффективность систем последовательно растёт — и это можно только приветствовать. В облаке новая система D-Wave коммерчески доступна в 42 странах мира. Первые три месяца компания предоставляет возможность использовать её бесплатно, позволяя клиентам на практике оценить прогрессивность квантовых вычислений и их применимость для решения прикладных задач. В МФТИ создали первый российский квантовый процессор с 40 кубитами — вскоре его проверят в работе
27.03.2025 [15:53],
Геннадий Детинич
Группа учёных Московского физико-технического института (МФТИ) разработала и изготовила оригинальную схему квантового процессора, состоящего из 40 сверхпроводниковых кубитов (квантовых битов). Учёные сообщили, что провели предварительное тестирование процессора, хотя полноценные испытания ещё впереди. Только после комплексной проверки устройства в составе криогенной платформы можно будет судить о достигнутом прогрессе. 
Источник изображения: МФТИ «Благодаря привлечению дополнительных частных инвестиций в МФТИ были созданы комфортные условия для работы, что позволило коллективу быстро и эффективно выполнить поставленные задачи. В дальнейшем мы планируем разрабатывать и тестировать альтернативные топологии процессоров, а также наращивать интеграцию. Для последующего увеличения числа кубитов в процессоре необходимо будет обновить и расширить имеющееся экспериментальное и технологическое оборудование», — рассказала ключевой разработчик проекта, старший научный сотрудник МФТИ к.ф.-м.н. Дарья Калачева. Для дальнейшей демонстрации работы схемы испытания устройства продолжатся при криогенных температурах, что позволит определить ключевые параметры и время когерентности кубитов. Успешное изготовление оригинальной 40-кубитной схемы процессора — существенный шаг в развитии отечественных квантовых технологий, уверены разработчики. Согласно утверждённым планам правительства, в 2025 году в России ожидается создание 100-кубитного процессора и вычислительной системы на его основе. В институте поясняют, что сегодня не существует единого метода изготовления квантовых процессоров. Технология их производства — это результат сложной и кропотливой исследовательской работы, включающей последовательность технологических процессов, требующих постоянной отладки и совершенствования. Кроме того, с увеличением числа кубитов возрастают сложность технологии и требования к качеству. Созданная в МФТИ микросхема изготовлена на базе Центра коллективного пользования института по уникальной топологии, зарегистрированной в Роспатенте. Каких-либо подробностей о разработке на данный момент нет. Глава квантового подразделения Google пообещал настоящий прорыв в технологиях через пять лет
26.03.2025 [12:30],
Геннадий Детинич
Три месяца назад компания Google доказала возможность масштабирования квантовых систем без значительного увеличения числа квантовых ошибок. Это снимает барьеры для создания по-настоящему практичного квантового компьютера, который потребует от сотен тысяч до миллиона кубитов. Всё это укрепило уверенность руководителей квантового подразделения Google в том, что компания совершит действительный прорыв в квантовых технологиях уже до конца текущего десятилетия. 
Сундар Пичаи с одним из квантовых компьютеров Google в октябре 2019 года. Источник изображения: Reuters В интервью информагентству CNBC исполнительный директор подразделения Google Quantum AI Джулиан Келли (Julian Kelly) сказал: «Мы думаем, что осталось около пяти лет до настоящего прорыва — создания практического приложения, которое можно будет решить только на квантовом компьютере». Сегодня первые воплощения квантовых компьютеров решают синтетические задачи, которые также невозможно запустить на классических компьютерах. Но они не имеют практической ценности. Квантовые платформы пока ограничены в вычислительных ресурсах — в количестве кубитов для запуска сложных алгоритмов. Учёные и разработчики подобных систем и алгоритмов всё ещё учат их использовать и ищут сферу возможного приложения для квантовых вычислителей. Какой-либо определённости в этих вопросах нет, и нахождение ответов на такие, казалось бы, простые вопросы тоже может стать прорывом. Пока сотрудники Google Quantum AI и их коллеги сходятся на том, что квантовые системы способны на фундаментальном уровне имитировать физические явления и процессы. Поскольку на базовом уровне физика и химия — это суть проявлений квантовой механики, то квантовые симуляторы могут проложить путь к новым материалам и веществам, например, к новым составам аккумуляторов или лекарствам. Ещё одним применением для квантовых систем может стать генерация данных для обучения искусственного интеллекта, хотя в Google подчёркивают, что современные модели ИИ не подходят для запуска на квантовых платформах. «Одно из потенциальных применений, которое вы можете придумать для квантового компьютера, это генерация всё новых и новых данных», — сказал Келли. Заинтересованность в данных и в методах их новой обработки заинтересованы все лидеры отрасли вычислений. Некоторые, например, Microsoft, готовы даже подчинять себе физику — буквально. Таким действием стало заявление компании о создании квантового процессора на ещё не открытой частице — фермионе Майораны. Специалистов Microsoft не смутило её отсутствие и последующее возмущение физиков. В Microsoft готовы потрясать устои науки ради достижения поставленной цели. Отдельная история с генеральным директором Nvidia Дженсеном Хуангом (Jensen Huang). В январе 2025 года на CES 2025 он заявил, что квантовые компьютеры не появятся ещё как минимум 15 лет, чем обвалил акции квантовых компаний. Позже он извинился за эти слова, и заявил, что заинтересован в квантовых разработках. Ускорители Nvidia могут быть связующим звеном между квантовыми и классическими платформами, и главе «графической» компании не следовало сомневаться в новом направлении бизнеса. В любом случае ближайшие пять лет принесут много нового в мире квантовых вычислений. Будет ли это прорыв или просто быстрое продвижение вперёд — это уже не так важно. Главное то, что застоя на этом направлении не будет, а результат, в том или ином виде, обязательно появится. Nvidia создаст исследовательский центр для ускорения пришествия квантовых вычислений
18.03.2025 [23:05],
Геннадий Детинич
Nvidia объявила, что в этом году в Бостоне откроется новый исследовательский центр, который ускорит развитие квантовых компьютеров и прикладных квантовых алгоритмов. Центр объединит усилия ведущих специалистов в области архитектуры и алгоритмов, которые с помощью суперускорителей Nvidia ускорят приближение будущего, в котором практичные и устойчивые к ошибкам квантовые вычисления станут привычным явлением. 
Источник изображения: Nvidia Центр NVAQC (Nvidia Accelerated Quantum Research Center) соединит передовое квантовое вычислительное оборудование с суперкомпьютерами и моделями искусственного интеллекта. NVAQC поможет решить самые сложные задачи квантовых вычислений — от устранения шума кубитов до преобразования экспериментальных квантовых процессоров в практические устройства. Ведущие разработчики квантовых вычислений, включая Quantinuum, Quantum Machines и QuEra Computing, будут использовать возможности NVAQC для продвижения исследований, сотрудничая с ведущими университетами — Гарвардом (HQI), Массачусетским технологическим институтом (MIT) и другими. «Квантовые вычисления дополнят возможности суперкомпьютеров с искусственным интеллектом при решении одних из самых важных проблем в мире — от создания лекарств до разработки новых материалов, — сказал Дженсен Хуан (Jen-Hsun Huang), основатель и генеральный директор Nvidia. — Работая с широким сообществом квантовых исследователей над развитием гибридных CUDA-квантовых вычислений, Центр квантовых исследований NVAQC станет местом, где будут достигнуты прорывные результаты в создании крупномасштабных, полезных и ускоренных квантовых суперкомпьютеров». В рамках NVAQC коммерческие и академические партнёры получат от Nvidia доступ к самым современным стоечным системам Nvidia GB200 NVL72 — это самое мощное аппаратное обеспечение, когда-либо использовавшееся в области квантовых вычислений. Оно позволит проводить сложное моделирование квантовых систем и использовать алгоритмы управления квантовым оборудованием с низкой задержкой, необходимой для коррекции квантовых ошибок. Системы Nvidia GB200 NVL72 также ускорят внедрение алгоритмов искусственного интеллекта в исследования квантовых вычислений. Платформа Nvidia CUDA-Q обеспечит интеграцию графических ускорителей компании с различными квантовыми вычислительными архитектурами, что позволит исследовательским группам разрабатывать новые гибридные квантовые алгоритмы и приложения. В конечном итоге это поможет создать прорывные квантовые вычислительные платформы в кратчайшие сроки. Microsoft обвинили в мошенничестве с квантовым чипом на неоткрытых частицах, но компания готова защищать Majorana 1
12.03.2025 [15:47],
Геннадий Детинич
16 марта начнёт работу конференция American Physical Society (APS), на которой ожидаются горячие дебаты по поводу разработанного компанией Microsoft квантового процессора Majorana 1 на не открытых физиками частицах — фермионах Майораны. Все работы Microsoft по поводу разработки были настолько сомнительными, что ряд физиков открыто обвиняют компанию в мошенничестве. В научном сообществе конференцию APS ждут с нетерпением и советуют запасаться попкорном. 
Источник изображений: Microsoft Заявления Microsoft о прорыве в разработке квантовых процессоров были сделаны в феврале, когда компания объявила, что её собственные специалисты создали «первый в мире топопроводник — революционный тип материала, который позволяет регистрировать майорановские частицы и управлять ими для создания более надёжных и масштабируемых кубитов, которые являются строительными блоками для квантовых компьютеров». Поскольку фермионы Майораны пока ещё никто из физиков не регистрировал, множество учёных восприняли заявления Microsoft о квантовом прорыве как «ненадёжные» и «по сути мошеннические». В то же время в компании настаивают, что всё сделали правильно, и скоро поделятся ещё более впечатляющими результатами, в частности, на предстоящей конференции APS. Почему это не было сделано сразу, в компании не объясняют. Один из аргументов Microsoft заключается в том, что статья была направлена для публикации в марте 2024 года, но вышла в печать в феврале 2025 года, хотя практика исправлять статьи широко распространена, и никто не мешал внести правки перед публикацией. Microsoft и раньше делала громкие заявления о частицах Майораны, но ничем хорошим это не заканчивалось: в 2021 году исследователи из Редмонда отказались от статьи 2018 года, в которой они утверждали, что обнаружили эти частицы. Новая статья также изобилует пробелами и неточностями, на которые специалисты начали указывать после публикации в Nature. Развёрнутый ответ на критику компания обещает дать на конференции APS в период с 16 по 21 марта.  Генри Легг (Henry Legg), преподаватель теоретической физики в Сент-Эндрюсском университете в Великобритании (University of St Andrews), недавно опубликовал критический обзор в виде препринта на сайте arXiv.org, в котором утверждает, что работа гиганта программного обеспечения «ненадёжна и требует повторного рассмотрения». Винсент Мурик (Vincent Mourik), физик-экспериментатор из немецкой национальной исследовательской организации Forschungszentrum Jülich, и Сергей Фролов, профессор физики и астрономии в Университете Питтсбурга в США (University of Pittsburgh), использовали YouTube, чтобы раскритиковать «отвлекающие факторы, вызванные ненадежными научными заявлениями Microsoft Quantum». В интервью The Register Фролов пошел ещё дальше: «Эти опасения возникли довольно давно, так что [реакция сообщества] была вызвана не только этим объявлением как таковым. Оно было сделано в такой экспрессивной манере, что, я думаю, вызвало реакцию, но [не изменило] основного понимания того, что это, по сути, мошеннический проект». Фролов пояснил своё резко негативное отношение к открытию тем, что «это предполагаемая технология, основанная на фундаментальных физических законах, которые не были установлены». «Так что это довольно серьёзная проблема», — сказал учёный. Фролов также заявил, что несколько недель назад в преддверии встречи APS на следующей неделе Microsoft уже поделилась данными с избранными исследователями, и это не укрепило уверенность приглашённых на мероприятие учёных в заявлениях компании. «Меня там не было, но я поговорил с несколькими людьми, которые были там… и они были не в восторге, и было много критики», — сказал он. Физик уверен, что встреча APS на следующей неделе не решит этот вопрос по двум причинам. Во-первых, он считает, что Microsoft неправильно поняла науку: «Как физик я могу сказать, что этот кубит, о котором они говорят, просто не может работать, потому что топологический кубит требует майорановских частиц, а без майорановских частиц он не может существовать». «Если все ваши результаты по Майоране будут тщательно изучены и подвергнуты критике, то это ни в коем случае не будет топологическим кубитом. Это оставляет только один вариант: это… ненадёжная демонстрация. И именно поэтому я говорю о мошенничестве, потому что на данный момент у меня нет других слов», — продолжает свои рассуждения Фролов. По мнению профессора, формат конференции APS на следующей неделе не позволит тщательно изучить заявления Microsoft. В письме в адрес APS он пеняет организаторам за то, что они не пригласили выступить с докладом критиков Microsoft. Также в письме содержится призыв к APS раскрыть информацию о выплатах, полученных от Microsoft, и уведомить участников конференции о проблемах сообщества, связанных с заявлениями гиганта программного обеспечения. Также автор обращения желает, чтобы Microsoft поделилась исчерпывающими данными о своём исследовании, чтобы при необходимости внести исправления. Критика со стороны Генри Легга связана с его мнением, что Microsoft опирается на тесты, которые не работают. «С этим так называемым протоколом топологического зазора возникает много проблем, — объяснил Легг. — И, в конечном счёте, он не даёт никакой информации о реальной физике, которая происходит в этих устройствах. В итоге протокол чувствителен к таким вещам, как диапазоны измерений». По мнению физика, компания в разных статьях использует разные диапазоны измерений, что она никак не объясняет в последней работе. Также учёный прослеживает несоответствия в статьях Microsoft за разные годы. «У них было определение топологического [состояния], а потом они его изменили, — сказал он. — По сути, они превратили его в нечто почти бессмысленное и, безусловно, бессмысленное, когда дело доходит до создания топологического кубита».  Проблема, с которой столкнулась Microsoft, объяснил Легг, схожа с проблемой, из-за которой исследователи компании отозвали свою статью 2018 года. По его словам, это стало необходимым, потому что описанное в ней поведение не было доказательством существования частиц Майораны, а лишь описанием нарушения в системе. «Суть в том, что системы, на которые они смотрят, по-прежнему так же неупорядочены, и качество устройств не улучшилось. Единственное, что улучшилось, — это качество пиар-кампании или, по крайней мере, уровень заявлений, которые они делают. И я бы сказал, что почти все в этой области [науки] согласны с этим», — отстаивает свою позицию учёный. В Microsoft обещают дать развёрнутый ответ на предстоящей конференции, продолжая настаивать на том, что они придерживаются научного подхода, и претензий со стороны рецензентов и редакции журнала Nature не было. Amazon представила квантовый процессор Ocelot, в котором решила одну из главных проблем квантовых вычислений
28.02.2025 [10:34],
Геннадий Детинич
После публикации научной статьи о прорыве компании Amazon в разработке квантовых компьютеров настал черёд узнать чуть больше о квантовом процессоре для этой платформы. Это прототип под названием «Оцелот» (Ocelot), что перекликается с именем компании Amazon, ведь эти кошачьи хищники обитают вдоль одноимённой южно-американской реки. И кошки здесь к месту, поскольку в основе архитектуры процессора лежат кошачьи кубиты. 
Источник изображений: Amazon Подробно об основах работы квантовой платформы с процессором «Оцелот» мы говорили в этой новости. Напомним, инженеры Amazon объединили в одном процессоре две разные архитектуры кубитов, за счёт чего добились радикального снижения аппаратных затрат — числа физических кубитов, необходимых для реализации схем исправления ошибок в вычислениях.  По признанию компании, схемы «Оцелота» исправляют ошибки с экономией 90 % физических кубитов по сравнению с конкурирующими платформами. Иначе говоря, прорывной квантовый процессор Amazon использует на порядок меньше аппаратных ресурсов для безошибочного исполнения квантовых алгоритмов. Нужно ли говорить, что в этом скрыт огромный потенциал для более простого наращивания числа кубитов? 
Источник изображения: Nature 2025 Компания Amazon так описывает схему процессора: «Логический чип памяти Ocelot, показанный на схеме выше, состоит из пяти кошачьих кубитов данных, в каждом из которых находится осциллятор, используемый для хранения квантовых данных. Опорный осциллятор каждого кошачьего кубита соединён с двумя вспомогательными трансмонными кубитами для обнаружения связанных с фазовым сдвигом ошибок, и сопряжён со специальной нелинейной буферной схемой, используемой для стабилизации состояний кошачьих кубитов и экспоненциального подавления ошибок, связанных с изменением порядка битов».  Кошачьи кубиты, названные так в честь вымышленной кошки Шрёдингера (в оригинале это кошка, а не кот), устойчивы к ошибкам переворота бита, поскольку используют группы фотонов и пренебрегают переворотами одного из них. Трансмоны служат для коррекции ошибок со сдвигом фазы и исправляют условно единственные ошибки кошачьих кубитов, которые те допускают. Тем самым гибридная архитектура более простыми средствами устраняет ошибки в квантовых вычислениях. «Настройка устройства Ocelot включает калибровку частоты ошибок при переключении битов и фаз кошачьих кубитов в зависимости от амплитуды “кошки” (среднего количества фотонов) и оптимизацию шумового смещения вентиля C-NOT, используемого для обнаружения ошибок при переключении фаз. Наши экспериментальные результаты показывают, что мы можем добиться времени переключения битов, приближающегося к одной секунде, что более чем в тысячу раз превышает срок жизни обычных сверхпроводящих кубитов», — поясняют в Amazon.  Физически чип «Оцелот» состоит из двух электрически соединённых кристаллов, каждый из которых имеет площадь 1 см2. На поверхности каждого кремниевого микрочипа находятся тонкие слои сверхпроводящих материалов, которые образуют элементы квантовых схем. Чип Ocelot состоит из 14 основных компонентов: пять кубитов данных (кошачьих кубитов), пять «буферных схем» для стабилизации кубитов данных и четыре дополнительных кубита для обнаружения ошибок в кубитах данных (трансмона).  Квантовые биты хранят квантовые состояния, используемые для вычислений. Для этого они полагаются на компоненты, называемые осцилляторами, которые генерируют повторяющийся электрический сигнал с постоянной частотой. Высококачественные осцилляторы Ocelot изготовлены из тонкой плёнки сверхпроводящего материала под названием тантал. Специалисты AWS по материалам разработали особый способ обработки тантала на кремниевом чипе для повышения производительности осциллятора. В целом компания заимствовала большинство технологий для производства «Оцелота» из полупроводниковой отрасли и готова быстро сократить стоимость выпуска процессоров в пять раз. Представленная Amazon передовая квантовая платформа — в корне не такая, как у всех остальных — должна на пять лет ускорить появление практичного и устойчивого к ошибкам квантового компьютера, уверены в компании. |
© 1997—2025 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
