Квантовый компьютер когда появится

Обновлено: 07.07.2024

Директор московского центра разработки First Line Software Владимир Литошенко о квантовых компьютерах, которые появятся в ближайшие 10 лет и на порядки превзойдут классические компьютеры.

Наша компания First Line Software стоит по сути на трех “китах” - сплоченная команда инженеров-разработчиков, эффективные, проверенные годами процессы ведения проектов и новейшие технологии, которые мы применяем в проектах.

Третий “кит” и является триггером для меня. Квантовые компьютеры уже реальность. Да, они нестабильны, да, они пока существуют в единичных экспериментальных экземплярах, но они уже есть. В скорой перспективе квантовые компьютеры войдут в реальный сектор экономики. И тогда рынку потребуются компании-разработчики ПО, которые умеют программировать под квантовые компьютеры. Чтобы занять в этом направлении свою нишу, нужно начинать готовиться уже сейчас.

Развитие классического компьютера идет по пути уменьшения размера и увеличении плотности транзисторов, которые лежат в основе работы процессора. Но производительность процессоров ограничена разрешающей способностью литографического оборудования, задействованного в производстве чипов. Проще говоря, это размер «точки», с которой оборудование способно работать. Размеры «точек» действительно микроскопические, сейчас минимальная цифра — 7 нанометров (это миллиардные части метра). И чем меньше значение, тем компактнее чипы. Но уменьшение не может быть бесконечным, оно ограничено размером атома.

Согласно наблюдению Гордона Мура, одного из основателей Intel, предел производительности классических компьютеров наступит приблизительно к 2030 году.

Квантовые технологии позволят нам перешагнуть это ограничение. Квантовый компьютер - это новый тип устройства для вычислений. Для его работы используются не транзисторы, а квантовые частицы. Благодаря этому можно добиться выигрыша в решении ряда математических задач. Оптимистично надеюсь, что нам удастся создать квантовый компьютер в течение следующего десятилетия. Тогда такие процессы, как мгновенная передача данных на любые расстояния, проведение супер-сложных вычислений за доли секунды, станут обыденной реальностью, вероятно, уже для наших детей.

Квантовый компьютер обещает революцию в целом классе задач - информационная безопасность, искусственный интеллект, обработка больших данных. Нас ожидает колоссальный прорыв в фармацевтике, медицине, биохимии, наноэлектронике, криптографии. Это те отрасли, которые уже сейчас остро сталкиваются с проблемой ограничения вычислительных мощностей.

First Line Software разрабатывает очень много программных решений для медицины. Это область, где возможность быстро обрабатывать огромные данные и принимать правильные решения может стоить жизни человека. Во всем мире (я наблюдаю это в Европе, США, Канаде, России) медицина переходит из модели «заболел - лечим» в модель постоянного мониторинга, контроля, «доводки», поддержки здоровья каждого человека. Начиная со сбора и анализа данных о состоянии здоровья в режиме реального времени, заканчивая 3D-печатью витаминов/лекарств, которые специально разработаны под человека и его текущее состояние. Для того, чтобы построить цифровую модель человека (цифровой двойник) и моделировать/прогнозировать его состояние, требуются возможности, которые дает нам квантовый мир.

Буквально пять лет назад возникло понятие квантовой гонки: кто первым произведёт переворот – тот займёт нишу и получит доход, многократно превышающий вложенные финансы. За последние три года частные инвесторы вложили в направление $147 млн. Правительства государств мира в общей сложности - более $2 миллиардов, в том числе $550 млн от стран Евросоюза (по данным Фонда «Центр стратегических разработок «Северо-Запад»).

Крупные корпорации вышли на довольно высокий уровень производства экспериментальных моделей. Так что шансы к 2030 году увидеть в реальном секторе решения на базе квантовых компьютеров есть. Думаю, что пионерами будет кто-то из тройки Intel, IBM, Google. Не буду удивлён, если сильный рывок вперёд сделают коллеги из Китая. В 2016 году они вывели на орбиту первый квантовый спутник. Он используется для квантовых оптических экспериментов, таких как квантовая криптография и квантовая телепортация.

В России исследованиями в области квантовой физики занимается Российский квантовый центр, открытый в 2010 году. Летом 2017 года его руководитель Михаил Лукин объявил, что совместно с учеными из Гарвардского и Массачусетского технологических университетов был создан и протестирован квантовый элемент на 51 кубит. Созданное устройство пока является самой сложной вычислительной системой такого рода. Но вместе с этим – это все еще не квантовый компьютер.

Помимо РКЦ фундаментальные научные изыскания осуществляются на базе МГУ (кафедра суперкомпьютеров и квантовой информатики), СПбГУ (факультет прикладной информатики), Институт физики твердого тела РАН.

В российских вузах также существует методика работы, связанная с развитием прикладных аспектов квантовых технологий и внедрением разработок в реальную жизнь. В какой-то степени мы реализуем американскую модель spin-off, когда молодые сотрудники создают фирмы на базе университетов для коммерциализации научных разработок.

Сегодня квантовые технологии уже появляются в открытом доступе. Корпорация IBM открыла доступ к своему квантовому компьютеру. Так что учёные и исследователи всего мира могут производить там свои вычисления. Но даже если у вас нет глубоких познаний в квантовой физике, вы всё же можете уже попробовать новейшие технологии - у вас есть возможность сыграть партию в квантовые шахматы. Это модификация обычных шахмат, добавляющая на шахматную доску законы квантовой механики. Фигуры могут находиться на нескольких клетках одновременно; быть одновременно живыми и мертвыми, как кот Шредингера; проходить "сквозь" друг друга; находиться в состоянии квантовой запутанности и мгновенно коллапсировать при измерении.

В тот момент, когда квантовые компьютеры перейдут из разряда научных исследований в разряд промышленных решений, потребуются программисты, которые на базе данной платформы смогут разрабатывать эффективные информационные системы. В First Line Software мы намерены побороться за лидерство в этой области.

Сегодня компания IBM официально представила новые квантовые процессоры и концепцию коммерческих квантовых компьютеров завтрашнего дня — машин Quantum System Two. По словам компании, она подошла к порогу, за которым начинается новый и удивительный мир квантовых вычислений, который превосходит все мыслимые возможности классических компьютеров. Дверь в этот мир ещё не открыта, но IBM уже знает, как это сделать.

127-кубитовый квантовый процессор IBM Eagle. Источник изображения: IBM

Решающим фактором входа в мир массовых квантовых вычислений стала разработка квантового процессора с числом сверхпроводящих кубитов, превышающим сто штук. Вопрос масштабирования для сверхпроводящих кубитов — это самое больное место, поскольку все они помещены в ограниченную по объёму криогенную установку и требуют подвода множества кабелей для управления и измерения квантовых состояний. Управляющая и измеряющая аппаратура также крупномасштабная, как и очень сложные цепи сопряжения с внешними системами интерпретации сигналов или, проще говоря, с обычными суперкомпьютерами, которые управляют квантовыми системами.

Управлять десятком–другим сверхпроводящих кубитов дело нехитрое, но когда их число переваливает за сотню и стремится к тысяче и больше — инженерная задача вместить всё это в разумный объём становится архисложной. В IBM эту задачу решили и представили концепцию масштабируемой квантовой системы Quantum System Two и концепцию машинных залов из множества таких систем.

Источник изображения: IBM

Но прежде скажем несколько слов о новом 127-кубитовом процессоре IBM Eagle. Архитектура размещения кубитов на одном из слоёв процессора Eagle наследует архитектуру Heavy-hex из чередующихся шестиугольников, которую IBM использовала в 27-кубитовых процессорах Falcon, на которых она сегодня производит квантовые компьютеры Quantum System One. На углах и гранях шестиугольников размещены кубиты, которые контактируют с двумя или тремя соседними кубитами и могут быть связанными с ними. Но 127-кубитовый процессор резко отличается от 27-кубитового тем, что он выполнен многослойным в одной упаковке.

Без многослойной конфигурации масштабирование было бы невозможным. Управляющие и измеряющие квантовые состояния линии разнесены на нескольких уровнях, что помогло добиться компактности. Также IBM перешла на мультиплексирование сигналов, тогда как раньше каждый кубит управлялся индивидуальным набором проводников и индивидуальными блоками электроники. Без всего этого перешагнуть 100-кубитовый рубеж было бы невозможно, заявляют в компании. Также предложенный путь открывает возможность быстро пройти 500-кубитовый и 1000-кубитовый рубеж, что выглядит просто фантастически.

Высокоплотное размещение кубитов и уплотнение интерфейсов позволило освободить достаточно много места в криогенной системе. Это подводит нас к новой концепции квантовой вычислительной стойки, которую в IBM назвали Quantum System Two. Компания IBM разрабатывает стойку совместно с инженерами компании Bluefors.

Компания Bluefors работает над созданием новой криогенной платформы с большим внутренним пространством для более мощного вспомогательного оборудования и удобства обслуживания системы. Как это будет выглядеть, представлено в видео выше, где также раскрывается концепция машинных залов на новой платформе.

В настоящий момент у IBM нет ни одной работающей системы нового поколения. Ожидается, что первая система Quantum System Two будет введена в эксплуатацию в 2023 году.

К омпьютерные технологии неустанно развиваются. Обычные смартфоны теперь способны выполнять задачи, на решение которых в прошлом требовалась мощность огромных вычислительных машин. Впрочем, человечество стоит на пороге куда более масштабного технологического скачка. Он произойдет с появлением полноценного квантового компьютера. Всего за несколько минут он сможет решить задачу, на которую даже у самых мощных суперкомпьютеров уйдут десятилетия и даже столетия вычислений. Пока существуют только прототипы квантовых компьютеров, однако технологии с каждым годом совершенствуются. «Лента.ру» и Homo Science рассказывают, что такое квантовые технологии и каким образом они могут изменить мир.

Одним из первых о создании квантового компьютера заговорил американский физик Ричард Фейнман в 1982 году. По мысли ученого, такие машины способны моделировать сложные квантовые системы, например, атомы, что не по силам обычному, классическому компьютеру, которому для этого требуется колоссальный объем вычислительных ресурсов. Стало ясно, что квантовые компьютеры — хотя на тот момент не существовало даже их прототипов — способны на то, на что не способны даже мощнейшие суперкомпьютеры.

В 1996 году американский математик Лов Гровер предложил квантовый алгоритм решения задачи перебора, который теоретически способен ускорить поиск внутри гигантских баз неупорядоченных данных. Этот алгоритм был реализован в 1998 году с помощью компьютера, состоящего из двух кубитов на базе ядерного магнитного резонанса (ЯМР) — того же самого явления, что стало основой для магнитно-резонансных томографов. Годом позже было показано, что ЯМР-компьютеры не имеют никакого преимущества перед обычными компьютерами, поскольку в них не реализуется особый феномен, называемый квантовой запутанностью.

Пока одни ученые искали алгоритмы, которые можно реализовать на квантовом компьютере, другие занимались физической реализацией квантовых вычислений. В 1995 году физики Сирак и Цоллер предложили ионную ловушку для создания кубитов, а в 1999 году японский физик Ясунобу Накамура продемонстрировал рабочий кубит на основе сверхпроводников.

Технологии стремительно развивались, и в 2009 году была опубликована работа, в которой исследователи использовали два запутанных фотона для вычисления энергии молекулы водорода, что слишком сложно для классических компьютеров. Это была первая демонстрация того, что квантовые вычисления способны привести к полезному результату.

Спустя десять лет, в 2019 году, Google объявила о достижении квантового превосходства: всего за 200 секунд их компьютер выполнил серию вычислений, на которую у суперкомпьютера ушло бы десять тысяч лет. А всего через год о достижении квантового превосходства сообщили китайские ученые: их компьютер на запутанных фотонах Jiuzhang за 200 секунд решил задачу, которая потребовала бы у самого мощного суперкомпьютера до 2,5 миллиардов лет вычислений.

Сейчас уже ведется работа по подготовке человеческого общества к появлению полноценных квантовых компьютеров: разрабатываются новые стандарты, создаются дорожные карты, стратегии выхода на рынок и сфера применения квантовых вычислений.

В России дорожная карта развития квантовых вычислений разработана совместными усилиями Росатома и Российского квантового центра.

На создание квантовых компьютеров и облачной платформы для доступа к ним планируется потратить 23,6 миллиарда рублей.

Квантовое превосходство — это свойство квантовых компьютеров решать задачи, которые не способны решить классические компьютеры за обозримый период времени. Сейчас ученые рассматривают это достижение больше как доказательство принципа, чем то, что может повлиять на будущую коммерческую жизнеспособность таких вычислений.

В России под эгидой Росатома создана Национальная квантовая лаборатория, куда вступили различные научные организации, включая Фонд «Сколково», Российский квантовый центр и профильные научные институты. Целью лаборатории является создание квантовых процессоров на базе сверхпроводников, холодных атомов, фотонов и ионов. К 2024 году планируется построить квантовые компьютеры, состоящие из 30-100 кубитов, в зависимости от используемой технологии.

Квантовое превосходство может быть временным и не исключает появления более эффективных алгоритмов, ускоряющих вычисления классическими компьютерами, поэтому любое заявление о достижении квантового превосходства вызывает скепсис у специалистов и подвергается тщательной проверке. Когда Google опубликовала результаты вычислений квантового процессора Sycamore, IBM заявила, что ее суперкомпьютер способен решить ту же задачу более точно и почти с той же скоростью — за два с половиной дня.

Страны вкладывают огромные суммы в развитие квантовой отрасли. Китай создал новый центр квантовых исследований (National Laboratory for Quantum Information Sciences) стоимостью 10 миллиардов долларов; Евросоюз разработал генеральный план развития квантовых технологий и планирует потратить на это около миллиарда евро; США, в соответствии с законом о национальной квантовой инициативе, выделили 1,2 миллиарда долларов на развитие проектов в этой области за пятилетний период. Однако для достижения полезной вычислительной производимости, вероятно, понадобятся машины, состоящие из сотен тысяч кубитов.

Классические компьютеры выполняют логические операции, используя биты — единицы информации, принимающие значение либо «0», либо «1». В квантовых вычислениях для этого используются кубиты, представляющие собой квантовое состояние объекта, например, фотона. До момента измерения квантовое состояние является неопределенным, то есть оно находится в суперпозиции двух возможных состояний — «0» или «1». Суперпозиция одного объекта может быть связана с суперпозициями других объектов, то есть можно сконструировать между ними логические отношения, подобные тем, что существуют на основе транзисторов в классических компьютерах. Однако квантовые системы трудно поддерживать в состоянии суперпозиции достаточно долго, поскольку квантовое состояние нарушается (система декогерирует) в результате взаимодействия с окружающей средой.

Чтобы добиться квантового превосходства, необходимо использовать явление, называемое квантовой запутанностью. Оно возникает в случае, когда две системы настолько сильно связаны, что получение информации об одной системе немедленно даст информацию о другой — вне зависимости от расстояния между этими системами.

Хартмут Невен, директор Google Quantum AI Labs предложил новое правило, которое предсказывает прогресс квантовых компьютеров в ближайшие 50 лет. Оно гласит, что мощность квантовых вычислений испытывает двукратный экспоненциальный рост по сравнению с обычными вычислениями. Если бы этому принципу подчинялись классические компьютеры, то ноутбуки и смартфоны появились бы в мире уже к 1975 году. Невен обосновывал свое правило тем, что ученые создают все более совершенные квантовые процессоры с большим количеством запутанных кубитов, и при этом процессоры сами по себе экспоненциально быстрее традиционных компьютеров.

Закон Невена, или, как его еще называют, закон Мура 2.0, прогнозирует, что по мере совершенствования квантовых микросхем вычисления будут становиться все быстрее и смогут решать проблемы, которые не под силу даже самым мощным суперкомпьютерам на планете. Это лишь вопрос количества доступных кубитов и снижения частоты ошибок, которые представляют основную проблему современных квантовых информационных систем. Если закон Невена себя оправдает, то в ближайшем будущем квантовые компьютеры покинут пределы университетских и исследовательских лабораторий и станут доступны для коммерческих и других приложений.

Все больше крупных компаний разрабатывают квантовые компьютеры, обеспечивая доступ к ним через облачные технологии. Заказчиками могут быть университеты, исследовательские институты, а также различные организации, которые заинтересованы в том, чтобы протестировать возможные сценарии использования таких вычислений. Рынок пока невелик: по оценкам Hyperion Research , в 2020 году он составил 320 миллионов долларов, однако его ежегодный рост составляет почти 25 процентов.

Специалисты Boston Consulting Group предсказывают, что к 2040 году рынок вырастет до 850 миллиардов долларов. Этот прогноз основан на уверенности, что уже в ближайшие годы мир получит оборудование, подходящее для решения коммерческих и общественных задач. Даже отсутствие готовых прототипов не мешает инвестициям в начинающие стартапы. Например, PsiQuantum привлек 665 миллионов долларов на создание квантовых компьютеров на базе запутанных фотонов.

В настоящее время усилия ученых сосредоточены на двух направлениях: создании универсальных квантовых компьютеров для широкого круга задач и специализированных квантовых вычислителях. Как правило, коммерчески доступные системы имеют небольшое количество кубитов, однако в них используются принципы квантовой механики, ускоряющие вычисления. Одним из главных игроков на этом рынке является компания D-Wave Systems, чьи устройства уже включают в себя пять тысяч кубитов. В 2020 году D-Wave начала предлагать коммерческий доступ через облако к специализированным квантовым компьютерам Advantage с пятью тысячами кубитов, которые пока пригодны для решения сложных оптимизационных задач.

IBM представила коммерчески доступный IBM Quantum System One, пригодный для решения более широкого круга задач, в том числе моделирования материалов для систем хранения энергии, оптимизации портфелей финансовых активов и улучшения параметров стабильности в инфраструктуре энергоснабжения. Исследователи также стремятся использовать квантовый компьютер для того, чтобы раздвинуть границы глубокого обучения. Пока ведутся исследования, связанные с проверкой концепции, то есть демонстрации осуществимости квантовых вычислений в интересующих специалистов областях.

Одна из наиболее перспективных областей, на которую могут повлиять квантовые вычисления, — разработка систем искусственного интеллекта (ИИ). ИИ имеет дело с огромными объемами данных, а неточности в обучении нейронных сетей приводят к значительным погрешностям. Квантовые компьютеры могут улучшить алгоритмы обучения и интерпретации. Предприниматель в области ИИ Гэри Фаулер считает, что большую роль играет способность квантовых компьютеров выходить за рамки привычного двоичного кодирования. Это влияет как на объем анализируемой информации, так и на обработку естественного языка.

ИИ на базе квантового компьютера будет способен глубоко понимать и анализировать текст и речь. Это касается и распознавания образов, то есть искусственный интеллект может научиться видеть предметы и понимать, что находится перед ним, с той же точностью, что человек, и даже лучше. Улучшенное распознавание образов позволит медицинским работникам быстрее диагностировать и лечить заболевания по снимкам МРТ.

Некоторые специалисты считают, что сильный ИИ невозможен без квантовых компьютеров. Современные суперкомпьютеры не обладают мощностью для моделирования человеческого мозга с химическими взаимодействиями между отдельными частями нервных клеток. Даже с учетом закона Мура такие компьютеры не появятся и через миллион лет, однако полноценный квантовый компьютер поможет решить эту проблему.

Считается, что постквантовая криптография, которая неподвластна квантовым компьютерам, остается неуязвимой даже для самых мощных систем. Специалисты уже работают над решением этой задачи, и NIST (Национальный институт стандартов и технологий, США) разрабатывает новые стандарты защиты информации, которые будут опубликованы в 2022 году. В то же время подобная криптография требует огромных ресурсов, поэтому квантовые компьютеры могут помочь защитить то, что они же делают уязвимым. Однако уже сейчас существуют прототипы защитных протоколов будущего, доступные для тестирования. Полный переход к ним может затянуться на 15-20 лет.

Квантовые компьютеры способны привести к резкому прорыву в открытии и разработке новых лекарств, давая ученым и врачам возможность решать задачи, которые невозможно решить сейчас. Специалисты швейцарской фармацевтической компании Roche надеются, что квантовое моделирование ускорит разработку вакцин для защиты от инфекций, подобных COVID-19, лекарств от гриппа, рака и даже болезни Альцгеймера. Квантовое моделирование может заменить лабораторные эксперименты, чем снизит стоимость исследований и сведет к минимуму потребности в тестировании препаратов с участием животных и людей.

Квантовые компьютеры потенциально могут ускорить создание новых катализаторов для утилизации СО2 из воздуха или отработанных газов, которые не только сократят выбросы, но и позволят получать ценные нефтехимические продукты.

С помощью «квантового отжига» можно рассчитать траекторию движения каждой частицы воздушного потока над новым типом крыла, что может привести к изобретению новых технологий в аэродинамике. Подобный принцип можно использовать для решения задач оптимизации трафика в городе или потока данных в сети.

Пионер отрасли, канадская D-Wave, в 2020 году начала предлагать работу с 5000-кубитовыми квантовыми компьютерами Advantage для бизнеса. С ними можно взаимодействовать через облако. Система способна разбивать большую задачу на части для решения классическим и квантовым способами. Однако такие компьютеры не являются универсальными, а используются для решения определенной задачи в качестве вычислителей.

Google после презентации Sycamore заявила, что потратит несколько миллиардов долларов на создание к 2029 году коммерческого квантового компьютера. Компания планирует предлагать свои услуги через облако. Google хочет создать машину на миллион кубитов, а ее текущие системы включают менее 100 кубитов.

Компактные решения

В январе 2019 года IBM объявила о выпуске Quantrum System One, первой в мире модели квантового компьютера для бизнеса. Устройство помещено в гладкий стеклянный корпус объемом 9 кубических футов.

Осенью 2020 года IBM представила дорожную карту развития своих квантовых компьютеров. Компания собирается в 2023 году создать квантовый компьютер с 1121-кубитовым процессором. Долгосрочная цель — построить квантовую систему на миллион кубитов. Компания считает, что появление систем с 1000 кубитами снимет ограничения для коммерческого использования квантовых систем.

В 2021 году IBM запустила первый Q System One за пределами США, в Германии. Это самый мощный коммерческий квантовый компьютер в Европе, который имеет процессор в 27 кубитов. Систему будет использовать научно-исследовательский институт Фраунгофера.

Контролируемые кубиты

Intel в январе 2018 года объявила о поставке тестового квантового процессора с 49 кубитами под названием Tangle Lake. Но более интересна работа другого подразделения компании, которое пытается разработать кубиты из традиционного кремния. Толщина таких кубитов составляет всего около 50 нанометров, или 1/1500 ширины человеческого волоса. Это открывает возможности для производства крошечных квантовых процессоров с миллионами кубитов, которые можно охлаждать почти до абсолютного нуля. Кстати, компания работает и над этим. Инженеры Intel совместно с компанией QuTech разрабатывают систему контроля «горячих» кубитов с температурой чуть больше –272,15ºC. Кроме того, Intel в 2019 году показала контроллер кубитов Horse Ridge, который может работать даже при очень низких температурах и выдерживает охлаждение до −269 ºC. Horse Ridge в будущем поможет масштабировать многокубитовые квантовые системы.

Дешевые системы

В 2020 году специалист по квантовой физике Алессандро Бруно и выпускник технологического университета TU Delft Маттейс Райлаарсдам основали компанию QuantWare. Она занялась выпуском общедоступных 5-кубитных чипов. Они могут работать с современными электронными устройствами, но лишь в условиях сверхнизких температур.

А в Китае стартап Shenzhen SpinQ Technology в 2021 году представил квантовый компьютер стоимостью всего около $ 5 тысяч. По размеру он почти такой же, как системный блок обычного ПК.

Система разработана для школ и колледжей и умеет оперировать только двумя кубитами. Поставки первых SpinQ уже идут в Тайвань, Гонконг и Осло. Разработчики надеются, что системы позволят ученикам понять базовые принципы работы квантовых вычислителей.

Амбициозные стартапы

Инвесторы верят в будущее квантовых систем. Летом 2021 года калифорнийский стартап PsiQuantum смог привлечь $ 450 млн на создание квантового компьютера с миллионом кубитов, даже не имея рабочего прототипа. Эта сумма больше, чем все инвестиции в область квантовых вычислений в 2019 году в США. PsiQuantum планирует разработать и наладить производство квантовых компьютеров на базе фотонов. А другой стартап под названием Rigetti уже собрал 19-кубитный сверхпроводниковый процессор, который доступен онлайн через свою среду разработки под названием Forest.

Российские разработки

Руслан Юнусов, руководитель проектного офиса по квантовым технологиям госкорпорации «Росатом», рассказал, что в 2016 году при поддержке Фонда перспективных исследований стартовал первый в России проект по созданию квантовых информационных систем на основе сверхпроводящих кубитов. А в 2018 году начался пилотный проект по развитию двух других платформ квантовых вычислений: нейтральных атомов в оптических ловушках и интегральных оптических чипов.

Специалисты Национальной квантовой лаборатории в 2021 году сообщили о создании прототипа квантового компьютера совместно с РКЦ и ФИАНом. Он работает на платформе из 20 ионов, захваченных электромагнитной ловушкой. Сейчас ученые пытаются проводить на ионной платформе прикладные вычисления, моделируют и тестируют алгоритмы.

Они планируют создать действующий образец квантового процессора на сверхпроводниках к концу 2024 года.

Пятикубитный прототип процессора продемонстрировали также в Лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ. Она уже прошла ряд испытаний. Тесты показали, что элементы схемы работают с заданными параметрами.

В июне 2021 года Российский квантовый центр, НИТУ «МИСиС», Университет ИТМО, МГТУ им. Баумана, Росатом и Институт Иоффе создали квантовый симулятор на основе массива из 11 сверхпроводящих кубитов.

Кроме того, ученые из Национальной квантовой лаборатории и Российского квантового центра совместно с исследователями из Федеральной политехнической школы Лозанны разработали миниатюрные источники оптических гребенок. Их применение может произвести революцию во многих областях, где на данный момент используются лазеры: в медицине, здравоохранении, безопасности, телекоммуникациях и даже в умных городах.

Российские ученые работают и над специализированным облачным софтом. В апреле 2021 года Российский квантовый центр запустил универсальную облачную платформу квантовых вычислений, которая позволяет решать прикладные бизнес-задачи на квантовых процессорах без специальных знаний в квантовой механике. Свою собственную платформу представил и Центр квантовых технологий МГУ им. М.В. Ломоносова.

«На сегодняшний день основным заказчиком квантовых технологий в России является государство — во многом это объясняется стратегической важностью квантов. Тем не менее, квантовые вычисления будут полезны бизнесу, обрабатывающему большое количество данных и решающему сложные расчетные задачи. Например, в области финансов и инвестиций, энергетики, транспорта, логистики, химии и фармацевтики», — подчеркивает Юнусов.

Читайте также: