Квантовые компании спешат: Amazon, QuEra и Quantinuum обещают компьютеры к 2028 году

Недавние утверждения о скором появлении систем с логическими кубитами и уменьшением ошибок сталкиваются с пересмотром квантового преимущества из-за быстрого прогресса классических вычислений

Квантовые вычисления находятся на этапе противоречивых сигналов: с одной стороны, компании сообщают о значительном ускорении в реализации практических систем, с другой — классические алгоритмы продолжают уменьшать разрыв, пересматривая ранее заявленные успехи в области квантового преимущества.

Наиболее заметное заявление сделала Amazon совместно с QuEra Computing, объявив о планах создать к 2028 году систему Libra — квантовый компьютер «мега-квопного» масштаба, способный выполнять примерно миллион квантовых операций и обрабатывать сотни логических кубитов. Эти кубиты должны стать основой для устойчивых к ошибкам вычислений, необходимых для задач в квантовой химии, физике высоких энергий и материаловедении.

Логические кубиты представляют собой надстройку над физическими кубитами, в которой информация дублируется и защищается за счёт избыточных квантовых состояний и постоянной проверки ошибок. Для практических задач требуется не просто несколько таких кубитов, а тысячи и даже десятки тысяч физических кубитов для формирования устойчивой вычислительной системы.

QuEra применяет архитектуру нейтральных атомов: отдельные атомы удерживаются лазерами в решётке и контролируются световыми полями. Такой подход позволяет увеличить количество кубитов — в лабораторных условиях уже демонстрировались массивы мощностью около 3000 атомов. Однако технология сталкивается с фундаментальными ограничениями: атомы нагреваются, теряются во время манипуляций, а скорость операций остаётся сравнительно низкой, что затрудняет реализацию надёжной коррекции ошибок.

В то же время компания Quantinuum развивает альтернативный подход, основанный на ионных ловушках. В новой системе Helios ионы перемещаются в кольцевой структуре и обрабатываются в специально выделенных «рабочих зонах». Преимущество этой архитектуры заключается в крайне низком уровне ошибок: заявленные значения достигают 0,00003 для однокубитных операций и 0,0008 для двухкубитных, что делает отдельные вычислительные циклы практически недоступными для точного моделирования на классических компьютерах.

Helios также использует программную модель «виртуальных кубитов», при которой пользователь задаёт задачу абстрактно, а система самостоятельно распределяет вычисления по физическим кубитам и выполняет коррекцию ошибок в реальном времени. Это приближает квантовые вычисления к привычной модели облачных вычислений.

Тем не менее, наряду с увеличением технических заявлений усиливается и обратный процесс — пересмотр заявленного «квантового преимущества». Ранее научная группа Q-CTRL продемонстрировала ускорение моделирования физической системы на квантовом процессоре IBM в 3000 раз по сравнению с классическими вычислениями. Однако позже исследователи из Multiverse Computing показали, что оптимизация классического алгоритма сокращает этот разрыв до 36 раз, а в некоторых сценариях позволяет даже превзойти квантовый результат.

Этот цикл «квантовое заявление — классическая оптимизация — пересчёт преимуществ» стал неотъемлемой частью развития отрасли. IBM даже ведёт отдельный трекер квантового преимущества, где результаты регулярно обновляются по мере появления новых классических алгоритмов.

На самом деле отрасль оказалась в состоянии постоянного соревнования между двумя направлениями: квантовые компании стремятся быстрее перейти к устойчивым логическим кубитам и коррекции ошибок, в то время как разработчики классических алгоритмов продолжают сжимать пространство задач, в которых квантовое ускорение действительно критично.

На этом фоне ключевой вопрос смещается: не когда квантовые компьютеры станут возможными, а какие именно задачи останутся для них недостижимыми или, наоборот, экономически оправданными.