В 2023 году мы увидели рост экосистемы квантовых компьютеров, появление новых команд разработчиков и инновационных решений в области квантовых вычислений и связи. Исследователи по всему миру проводили испытания квантовых коммуникационных сетей длиной до сотен километров и установили несколько рекордов в этой области. Ряд компаний заявил о достижении квантового превосходства, правда, пока только в решении очень узких проблем, не имеющих практической ценности для науки, промышленности или общества. Это еще впереди.

Новые квантовые компьютеры

В начале прошлого года Китай вслед за США и Канадой наладил собственное серийное производство квантовых компьютеров. Технологию разработала компания Origin Quantum, которая пару лет назад представила 6-кубитный сверхпроводящий процессор KF C6–130. Сейчас команда работает над более мощным, 64-кубитным компьютером «Вукун», а также создала операционную систему и пакет программ, необходимых для работы квантовых алгоритмов, в том числе предусмотрела доступ к платформе через облачные сервисы.

Свой новый квантовый компьютер представила в 2023-м Intel. Процессор Tunnel Falls на 12 кубитов разработан для квантовых исследований. В нем используются кремниевые спиновые кубиты, которые лучше других совмещаются с передовыми транзисторами. Они могут стать платформой для масштабирования квантовых вычислений, но пока использование процессора все еще требует подключения отдельных чипов к печатной плате и понижения температуры почти до абсолютного нуля градусов.

Появился новый квантовый компьютер и в России. Его разработала команда ученых из Российского квантового центра и физического института им. И. П. Лебедева РАН при координации госкорпорации «Росатом». Они создали несколько вариантов процессоров на 16 кубитов, и наилучшую производительность показал ионный. На них и решили сосредоточиться ученые. До конца 2024 года они планируют увеличить число кубитов в отечественных вычислительных машинах до 50–100.

Выполняя свое прошлогоднее обещание, IBM представила два новых квантовых процессора: Condor и Heron. Первый может похвастаться рекордно большим числом кубитов — 1121 штук. Это первый в мире квантовый процессор общего назначения, оперирующий таким количеством кубитов. Второй оперирует всего 133 кубитами, зато отличается рекордно низкой частотой возникновения ошибок — в три раза меньше, чем у предыдущего квантового процессора IBM.

Квантовое превосходство

В 2019 году Google сообщила о достижении так называемого квантового превосходства — способности решать задачи, недоступные обычным компьютерам. Однако это известие было встречено конкурентами с недоверием и критикой. На этот раз компания решила развеять всяческие сомнения, проведя серию новых убедительных экспериментов. Квантовый процессор Sycamore на 70 кубитов смог за 6,5 секунд выполнить расчеты, которые потребовали бы от самого мощного классического суперкомпьютера планеты — экзафлопсного Frontier — 47 лет вычислений. Разница в скорости составила 220 млн раз.

Команда ведущего специалиста КНР по квантовым вычислениям Пань Цзяньвэя сообщала в прошлом году о достижении квантового превосходства дважды. В первый раз фотонный квантовый компьютер «Цзючжан» справился с задачами, которые обычно используются в моделях ИИ, в 180 млн раз быстрее, чем смог бы самый мощный суперкомпьютер. Во второй раз та же машина решила сверхсложную математическую задачу за миллионную долю секунды. Самому быстрому современному суперкомпьютеру — американскому Frontier — на ее решение потребовалось бы 20 млрд лет.

Перспективные разработки

Частные случаи проблем и препятствий на пути к реализации практически полезных квантовых компьютеров были разрешены в 2023 году специалистами разных стран.