9 декабря 2024 года лаборатория Google Quantum AI объявила миру о “Willow” — квантовом чипе, способном экспоненциально снижать квантовую ошибку по мере увеличения числа кубитов (см. нашу статью “Willow: новый квантовый чип Google” от 20.12.2024). Резонанс этого объявления затмил другие значительные достижения, сделанные менее известными игроками, о которых мы хотели бы кратко рассказать в этом обзоре.
Квантовая ошибка — это главная проблема при создании квантовых чипов, что приводит к поиску различных решений: от сверхпроводников (очень дорогих) до удерживаемых ионов, от спина электронов до алмазов и других технологий. 3 января парижская компания Alice & Bob объявила о создании “кошачьего кубита” (его называют “кошачьим”, поскольку он основан на мысленном эксперименте, известном как “кот Шрёдингера”). Он построен на атоме сурьмы, который обладает 8 квантовыми состояниями вместо стандартных 2, что позволяет снижать уровень ошибок. Интуитивно это легко понять. Ошибка заключается в неожиданном (и, следовательно, случайном) переходе из состояния 0 в состояние 1 или наоборот. В случае “Айлуро-Кубита” (разрешите нам этот неологизм) требуется семь последовательных ошибок (эти квантовые коты менее удачливы, чем реальные, имея всего 7 жизней!), чтобы изменить микросостояние кубита, что радикально снижает вероятность ошибки. Однако амбиции Alice & Bob идут дальше: компания стремится использовать Айлуро-Кубиты для создания логических кубитов, которые представляют собой группы физических кубитов, хранящих одну и ту же информацию. Для возникновения квантовой ошибки вся группа должна быть скомпрометирована одновременно, что делает систему более устойчивой, поскольку скомпрометированный кубит может быть выявлен и исправлен другими.
В те же дни ирландская компания Equal1, ставящая перед собой цель “демократизации” квантовых вычислений, объявила о создании квантового чипа на основе полупроводников, стоимость которого сопоставима с традиционными чипами. Это стало возможным благодаря использованию спинов (грубо говоря, вращения) электронов в качестве кубитов: кремний обеспечивает стабильную среду для таких квантовых систем. А совсем недавно корейские ученые применили полупроводники для создания 2D-квантовых чипов (разумеется, 2D в буквальном смысле не существует, этот термин используется потому, что чипы тонки, как молекула), которые менее уязвимы к температурным колебаниям и электромагнитным волнам, что позволяет дольше сохранять квантовую когерентность (то есть информацию).
Совсем недавно, в этом месяце, в Технологическом университете Чалмерса (Швеция) удалось охладить кубиты до 22 милликелвинов (-273,13 градусов по Цельсию) с помощью микроволнового излучения. Это рекордно низкая температура, которая позволяет дольше сохранять квантовые свойства (например, квантовую запутанность) и, следовательно, предотвращать ошибки на более продолжительное время.
А 19 февраля Microsoft объявила о Majorana 1 — самом прямом ответе Google на “Willow”. Это прототип квантового процессора (QPU), который в настоящее время вмещает 8 кубитов на новых материалах (индий-арсенид и алюминий), ранее не использовавшихся в этой области. Они делают кубиты значительно более надежными, устойчивыми и энергоэффективными. Речь идет о топологических проводниках, основанных на фермионе Майораны — названии, происходящем от математика, впервые теоретически предсказавшего существование субатомной частицы и ее античастицы, что позволило зафиксировать квантовую информацию. Эти недавние открытия откроют путь к созданию квантовых процессоров (QPU) с миллионами кубитов не за десятилетия, как предполагалось ранее, а за несколько лет.
Все это настоящее, которое закладывает основы для будущих решений. Тем временем мы также наблюдаем конкретные достижения в Японии, где 20-кубитный квантовый компьютер Reimei на удерживаемых ионах был интегрирован с суперкомпьютером Fugaku (шестым по мощности в мире). Выбор пал именно на этот суперкомпьютер, поскольку его архитектура позволяет ионам “перемещаться” (ion shuttling) внутри его цепей, не изменяя их микросостояние (а значит, и содержащуюся в них информацию). В ближайшем будущем мы не увидим квантовые ноутбуки или ПК, способные заменить традиционные, но уже сегодня квантовые компьютеры могут решать задачи, недоступные классическим машинам. Почему бы не использовать их в тандеме? Однако для этого необходимо обеспечить взаимодействие между битами и кубитами, и именно это уже удалось реализовать в Японии.
Disclaimer: Настоящая статья выражает личное мнение сотрудников Custodia Wealth Management, которые ее подготовили. Она не содержит инвестиционных рекомендаций или персонализированных консультаций и не должна рассматриваться как призыв к совершению сделок с финансовыми инструментами.
