Квантовая гонка уже началась: кто борется за компьютер, способный изменить мир

Еще несколько лет назад квантовые компьютеры в основном представляли собой дорогостоящие лабораторные установки, на которых ученые проводили эксперименты, практически непригодные для реального бизнеса. Сейчас ситуация постепенно меняется. США, Китай и Европа тратят миллиарды долларов на эту технологию, а IBM, Google, Microsoft, Quantinuum и десятки стартапов пытаются первыми создать машину, которая сможет решать практические задачи лучше, чем самые мощные традиционные суперкомпьютеры.

Новый шаг в этой гонке 17 сентября сделала Франция. Французский Комиссариат по атомной и альтернативной энергетике CEA и квантовый стартап Alice & Bob объявили о совместной разработке программного обеспечения, которое должно позволить использовать квантовые процессоры вместе с классическими суперкомпьютерами.

Именно такая модель всё чаще рассматривается отраслью как один из наиболее реалистичных сценариев развития квантовых вычислений. Квантовые машины вряд ли заменят ноутбуки или обычные серверы. Зато они могут стать специализированными ускорителями внутри крупных вычислительных комплексов — примерно так же, как сегодня GPU стали критически важными для искусственного интеллекта.

UA.News рассказывает, кто сейчас реально находится среди лидеров квантовой гонки, зачем государства и корпорации вкладывают в неё миллиарды долларов и что может измениться, если квантовые компьютеры наконец перейдут из лабораторий в практическое использование.

Франция хочет объединить квантовый компьютер с суперкомпьютером 

Проект Alice & Bob и CEA хорошо показывает, в каком направлении сейчас движется квантовая индустрия. Вместо идеи создать универсальный квантовый компьютер, который однажды просто заменит традиционные машины, всё больше разработчиков говорят о гибридной модели.

Классический суперкомпьютер может получать сложную задачу, разбивать её на части и самостоятельно выполнять то, с чем хорошо справляются CPU или GPU. Конкретный фрагмент задачи, для которого квантовый алгоритм потенциально более эффективен, будет передаваться квантовому процессору. После этого результат снова будет возвращаться в классическую систему.

Подобную концепцию развивает IBM. В квантовой дорожной карте компании классические высокопроизводительные вычисления и квантовые процессоры постепенно объединяются в единые рабочие процессы. Уже на ближайших этапах IBM планирует использовать квантовое оборудование вместе с HPC — high-performance computing — для поиска первых практических примеров квантового преимущества.

Французский проект интересен ещё и тем, что CEA и Alice & Bob пытаются создать альтернативную программную экосистему для таких систем. Сегодня значительная часть AI-индустрии зависит от экосистемы NVIDIA и её платформы CUDA. В квантовой сфере NVIDIA также развивает CUDA-Q для гибридных квантово-классических вычислений.

В свою очередь, CEA будет работать над развитием Qaptiva — программной платформы, созданной французским производителем суперкомпьютеров Bull. Как поясняет Reuters, французская сторона хочет, чтобы на рынке существовало несколько конкурирующих программных платформ, а новая отрасль не стала зависимой от одного поставщика.

CEA уже интегрировала квантовые машины французских компаний Quandela и Pasqal, а компьютер Alice & Bob планируется установить в центре в 2027 году. Первым направлением тестирования должны стать задачи по физике материалов.

В квантовой гонке пока нет единого победителя

Назвать одну страну или компанию абсолютным лидером в области квантовых вычислений сейчас практически невозможно. Причина проста: в отличие от обычных процессоров, где производительность можно сравнивать по относительно понятным показателям, само количество кубитов в квантовой машине еще не говорит о том, насколько она полезна.

Система с тысячей очень нестабильных кубитов может уступать машине с меньшим их количеством, но значительно более низким уровнем ошибок. Поэтому компании одновременно соревнуются по количеству кубитов, точности операций, продолжительности сохранения квантового состояния, скорости выполнения операций и, главное, способности обнаруживать и исправлять ошибки.

Одним из крупнейших игроков остается IBM. В июне 2026 года компания объявила об инвестициях в квантовые вычисления в размере более $10 млрд в течение следующих пяти лет. Средства будут направлены на исследования, производство, расширение инфраструктуры, партнерства и поглощения.

Ключевым моментом в дорожной карте IBM должен стать 2029 год. Именно тогда компания планирует запустить систему Starling, рассчитанную на 200 логических кубитов и около 100 млн квантовых операций. Позже система Blue Jay должна быть масштабирована примерно до 2000 кубитов и миллиарда операций. При этом сама IBM подчеркивает, что дорожная карта отражает текущие цели компании и может изменяться.

В августе IBM сделала ещё один важный инженерный шаг — впервые объединила две крупные криогенные системы в единую среду. Будущие крупные квантовые машины, вероятно, придется масштабировать не за счет одного гигантского процессора, а путем соединения множества модулей.

Google уделяет большое внимание другой проблеме — исправлению квантовых ошибок. Еще на примере процессора Willow компания пыталась показать, что с увеличением масштаба квантовой системы ошибки при определенных условиях можно не просто накапливать, а все более эффективно подавлять.

Это принципиально важно. Кубиты чрезвычайно чувствительны к внешней среде, а ошибки быстро разрушают вычисления. Без масштабируемой системы их коррекции создание большого универсального квантового компьютера практически невозможно.

В 2025 году Google продемонстрировала ещё один результат. Её алгоритм Quantum Echoes на Willow, по данным компании, выполнил специализированный расчёт примерно в 13 тысяч раз быстрее, чем лучший классический алгоритм на одном из самых мощных суперкомпьютеров.

Важно, что Google назвала этот результат «верифицированным квантовым преимуществом»: результат алгоритма можно повторить и проверить. Компания также экспериментировала с использованием такого подхода для исследования структуры молекул.

Еще один сильный игрок — Quantinuum. Ее система Helios имеет 98 физических полностью связанных кубитов, а компания демонстрирует различные режимы работы с логическими кубитами, включая 50 логических кубитов с обнаружением ошибок (error-detected logical qubits). Quantinuum делает особый акцент не на рекордном количестве физических кубитов, а на точности операций и их качестве.

Microsoft, в свою очередь, выбрала один из самых необычных путей в отрасли — топологические кубиты. Компания считает, что они потенциально могут быть более устойчивыми к внешнему шуму и проще для масштабирования. Её долгосрочная квантовая дорожная карта предусматривает переход от нестабильных физических кубитов к надёжным логическим, а затем — к полноценному квантовому суперкомпьютеру.

Но все эти системы находятся на разных этапах развития и используют разные физические подходы. Именно поэтому сравнение в стиле «у кого больше кубитов — тот и выиграл» практически не имеет смысла.

Китай уже показал, что может конкурировать с США на уровне самих машин

Китайская квантовая программа менее прозрачна, чем американская корпоративная экосистема, но её результаты не позволяют рассматривать страну просто как догоняющего игрока.

В 2025 году команда Китайского университета науки и технологий представила Zuchongzhi 3.0 — сверхпроводящий квантовый процессор со 105 кубитами и 182 соединителями между ними.

В ходе специального эксперимента random circuit sampling исследователи использовали 83 кубита. Китайская академия наук сообщала, что для классического суперкомпьютера аналогичная задача была бы чрезвычайно сложной и потребовала бы на много порядков больше времени.

Это не означает, что китайский квантовый компьютер в повседневных задачах в миллиарды или триллионы раз быстрее обычного суперкомпьютера. Random circuit sampling — специально разработанный тест, с помощью которого исследователи проверяют возможности квантового оборудования.

На его примере можно продемонстрировать преимущество новой архитектуры, но из этого не следует, что Zuchongzhi сможет в миллионы раз быстрее обучить языковую модель, спрогнозировать погоду или выполнить любое другое произвольное вычисление.

Однако такие эксперименты демонстрируют другое: у Китая уже есть собственная конкурентоспособная школа сверхпроводящих квантовых процессоров, и параллельно он работает над другими направлениями квантовых технологий.

Государства вкладывают в квантовые технологии миллиарды не ради более быстрого компьютера

Главная причина квантовой гонки заключается в том, что потенциальная ценность технологии выходит далеко за пределы рынка компьютеров. По оценке McKinsey, экономическая ценность, которую потенциально могут создать квантовые вычисления к 2035 году, может составить примерно $1,3–2,7 трлн.

Наибольший потенциал аналитики видят в глобальной энергетике и материалах, финансовом секторе, транспорте и логистике, фармацевтике и высокотехнологичных отраслях.

Это, конечно, прогноз, а не гарантированный результат. Его реализация зависит прежде всего от того, удастся ли создать квантовые машины, которые не просто будут работать в лаборатории, а смогут стабильно решать экономически полезные задачи лучше, чем классические системы.

Но государства не хотят ждать, пока это произойдет. Европейский Союз ещё в 2018 году запустил Quantum Technologies Flagship — десятилетнюю программу с ожидаемым бюджетом около 1 млрд евро. Она охватывает квантовые вычисления, симуляцию, коммуникации, сенсоры, фундаментальную науку и подготовку специалистов.

Франция отдельно запустила национальную квантовую стратегию объемом 1,8 млрд евро, из которых около 1 млрд евро должно было обеспечить непосредственно правительство. США также направляют сотни миллионов долларов на государственные программы. Министерство энергетики в 2025 году объявило о выделении $625 млн для пяти Национальных исследовательских центров по квантовой информатике (National Quantum Information Science Research Centers).

А в августе 2026 года Национальный научный фонд (National Science Foundation) выделил более $290 млн восьми исследовательским квантовым институтам. Эти центры занимаются, среди прочего, исправлением ошибок, квантовыми сетями, новыми материалами и подготовкой специалистов. К этому добавляются частные инвестиции. Только IBM планирует потратить более $10 млрд за пять лет.

Для государств это не просто ещё одна перспективная технологическая отрасль, подобная новому поколению смартфонов. Страна, которая первой получит по-настоящему масштабируемый и практически полезный квантовый компьютер, потенциально может получить преимущество сразу в материаловедении, химии, фармацевтике, оптимизации сложных систем и криптографии.

Именно поэтому квантовые технологии постепенно переходят в ту же категорию, что и полупроводники и искусственный интеллект: это одновременно бизнес, фундаментальная наука и вопрос технологической автономии.

Настоящая революция может начаться с новых материалов и лекарств, а не с искусственного интеллекта

Когда говорят о квантовом компьютере, его легко представить просто как чрезвычайно быструю версию обычного. Но это неверная аналогия. Квантовая машина не должна быть быстрее во всём. Для большинства повседневных операций ноутбук, смартфон или обычный сервер останутся значительно дешевле и удобнее.

Потенциальная сила квантового компьютера проявляется в отдельных классах задач, где количество возможных состояний растет настолько быстро, что классической машине очень сложно их точно моделировать.

Один из наиболее очевидных примеров — сама природа. Молекулы и материалы на базовом уровне подчиняются квантовой механике. Чем сложнее становится система, тем труднее классическому компьютеру точно моделировать все взаимодействия её частиц.

Квантовый компьютер сам использует квантовые эффекты, поэтому исследователи уже много лет рассматривают моделирование молекул и материалов как одно из самых перспективных направлений его практического применения.

В перспективе это может помочь в поиске новых материалов с заданными свойствами, более эффективных аккумуляторов, катализаторов, удобрений или молекул для будущих препаратов.

Вместо того чтобы физически синтезировать огромное количество возможных соединений и проверять каждое из них в лаборатории, исследователи потенциально смогут отсеять значительную часть вариантов с помощью вычислений.

Показательно, что именно физика материалов станет одним из первых направлений, где CEA и Alice & Bob хотят опробовать свою гибридную систему. Другое важное направление — оптимизация.

Современная экономика переполнена задачами с огромным количеством возможных комбинаций: маршруты транспорта, распределение грузов, работа энергосетей, производственные графики, финансовые модели.

Квантовые алгоритмы могут оказаться полезными для решения части таких задач. Но именно в этом направлении особенно важно отделять перспективу от маркетинга: убедительное практическое преимущество над лучшими классическими методами для широкого спектра реальных задач отрасли ещё предстоит продемонстрировать.

Поэтому реалистичное будущее выглядит не как «квантовый компьютер решит все», а как появление ещё одного специализированного вычислительного ресурса. Так же, как сегодня программа может перенести определённую задачу с CPU на GPU, в будущем отдельные вычисления могут автоматически отправляться на QPU — quantum processing unit.

Одно из первых последствий квантовой эры мы сможем ощутить еще до появления мощного квантового компьютера

Парадоксально, но одно из самых значительных изменений, связанных с будущими квантовыми компьютерами, уже началось. И это криптография. Значительная часть современного цифрового мира защищена алгоритмами, устойчивость которых основана на том, что определённые математические задачи чрезвычайно сложно решать на классических компьютерах.

Достаточно большой отказоустойчивый квантовый компьютер, используя алгоритм Шора, теоретически сможет значительно эффективнее решать часть этих задач и таким образом поставить под угрозу нынешние системы криптографии с открытым ключом.

Такой квантовой машины сегодня нет. Но проблема заключается в другом: зашифрованные данные можно перехватить сейчас и хранить много лет. Если в будущем появится компьютер, способный их расшифровать, часть информации все еще может оставаться ценной.

Эту угрозу часто называют «harvest now, decrypt later» — «собери сейчас, расшифруй позже». Именно поэтому технологические компании и государственные структуры уже переходят к post-quantum cryptography — классическим криптографическим алгоритмам, разработанным с учётом будущей угрозы со стороны квантовых машин.

В марте 2026 года Google объявила 2029 год целевым сроком своей миграции на постквантовую криптографию. В компании объяснили ускорение графика прогрессом в области квантового оборудования, коррекции ошибок и методов квантовой факторизации.

То есть компьютера, способного массово взламывать нынешнее шифрование, пока нет, но сама перспектива его появления уже заставляет менять глобальную систему кибербезопасности.

Массовый квантовый компьютер вряд ли когда-нибудь будет стоять у нас на столе

Скорее всего, квантовая революция будет выглядеть совсем не так, как революция персональных компьютеров. Квантовый процессор вряд ли просто появится в следующем смартфоне или ноутбуке.

Многие современные квантовые системы требуют чрезвычайно сложной инфраструктуры. Сверхпроводящие кубиты, например, работают при температурах, очень близких к абсолютному нулю.

В новой модульной системе IBM квантовое оборудование охлаждается до температур ниже 15 милликельвинов. Это холоднее, чем естественный фон открытого космоса. Поэтому гораздо более реалистичный сценарий — крупные квантовые вычислительные центры, доступ к которым компании, университеты и государственные структуры будут получать удаленно, примерно так же, как сегодня пользуются облачными дата-центрами и суперкомпьютерами.

При этом конечный пользователь может вообще не знать, что часть его задачи выполнялась квантовым процессором. Программа будет отправлять одну часть вычислений на CPU, другую — на GPU, а специфическую задачу, где это имеет смысл, — на QPU.

Именно поэтому сегодняшнее партнерство Alice & Bob и CEA может оказаться более показательным для будущего отрасли, чем очередной рекорд по количеству кубитов.

Квантовая гонка постепенно переходит от вопроса «кто построит самую большую экспериментальную машину» к гораздо более сложному: кто сможет создать целую экосистему, в которой квантовые процессоры будут достаточно стабильными, программируемыми и доступными, чтобы стать естественной частью существующей вычислительной инфраструктуры.

И именно здесь исход ещё далеко не предрешён. У США есть IBM, Google, Microsoft, Quantinuum и обширная частная технологическая экосистема. Китай уже показал, что способен создавать квантовые системы мирового уровня и активно развивает смежные квантовые технологии. Европа пытается использовать сильную фундаментальную науку, суперкомпьютерные центры и собственные компании вроде Alice & Bob, Pasqal и Quandela, чтобы не оказаться зависимой от чужой технологической платформы.

Поэтому главная квантовая гонка на самом деле только начинается. Победит в ней не обязательно тот, кто первым продемонстрирует наибольшее количество кубитов или самое впечатляющее преимущество в специально подобранном тесте. Гораздо важнее будет создать машину, которая достаточно стабильно работает, решает полезные задачи лучше, чем классические системы, и может быть нормально интегрирована в уже существующую цифровую инфраструктуру.

Именно после этого квантовые компьютеры перестанут быть преимущественно впечатляющими лабораторными экспериментами — и станут реальной технологией.

 

 

Читай нас в Telegram и Sends