Квантова гонка вже почалася: хто бореться за комп’ютер, здатний змінити світ

Ще кілька років тому квантові комп’ютери переважно існували як дорогі лабораторні установки, на яких науковці демонстрували експерименти, майже непридатні для реального бізнесу. Тепер ситуація поступово змінюється. США, Китай і Європа витрачають мільярди доларів на технологію, а IBM, Google, Microsoft, Quantinuum та десятки стартапів намагаються першими створити машину, яка зможе вирішувати практичні задачі краще за найпотужніші традиційні суперкомп’ютери.

Новий крок у цій гонці 17 вересня зробила Франція. Французький Комісаріат з атомної та альтернативної енергетики CEA і квантовий стартап Alice & Bob оголосили про спільну розробку програмного забезпечення, яке має дозволити використовувати квантові процесори разом із класичними суперкомп’ютерами.

Саме така модель усе частіше розглядається галуззю як один із найбільш реалістичних сценаріїв розвитку квантових обчислень. Квантові машини навряд чи замінять ноутбуки чи звичайні сервери. Натомість вони можуть стати спеціалізованими прискорювачами всередині великих обчислювальних комплексів — приблизно так, як сьогодні GPU стали критично важливими для штучного інтелекту.

UA.News розповідає, хто зараз реально перебуває серед лідерів квантової гонки, навіщо держави та корпорації вкладають у неї мільярди доларів і що може змінитися, якщо квантові комп’ютери нарешті перейдуть із лабораторій до практичного використання.

Франція хоче поєднати квантовий комп’ютер із суперкомп’ютером 

Проєкт Alice & Bob та CEA добре показує, куди зараз рухається квантова індустрія. Замість ідеї створити універсальний квантовий комп’ютер, який одного дня просто замінить традиційні машини, дедалі більше розробників говорять про гібридну модель.

Класичний суперкомп’ютер може отримувати складну задачу, розділяти її на частини й самостійно виконувати те, з чим добре справляються CPU або GPU. Специфічний фрагмент задачі, для якого квантовий алгоритм потенційно ефективніший, передаватиметься квантовому процесору. Після цього результат знову повертатиметься в класичну систему.

Схожу концепцію розвиває IBM. У квантовій дорожній карті компанії класичні високопродуктивні обчислення та квантові процесори поступово об’єднуються в єдині робочі процеси. Уже на найближчих етапах IBM планує використовувати квантове обладнання разом із HPC — high-performance computing — для пошуку перших практичних прикладів квантової переваги.

Французький проєкт цікавий ще й тим, що CEA та Alice & Bob намагаються створити альтернативну програмну екосистему для таких систем. Сьогодні значна частина AI-індустрії залежить від екосистеми NVIDIA та її платформи CUDA. У квантовій сфері NVIDIA також розвиває CUDA-Q для гібридних квантово-класичних обчислень.

Натомість CEA працюватиме над розвитком Qaptiva — програмної платформи, створеної французьким виробником суперкомп’ютерів Bull. Як пояснює Reuters, французька сторона хоче, щоб на ринку існувало кілька конкуруючих програмних платформ, а нова індустрія не стала залежною від одного постачальника.

CEA вже інтегрував квантові машини французьких компаній Quandela та Pasqal, а комп’ютер Alice & Bob планують встановити у центрі у 2027 році. Першим напрямом тестування мають стати задачі з фізики матеріалів.

У квантовій гонці поки немає одного переможця

Назвати одну країну або компанію абсолютним лідером квантових обчислень зараз практично неможливо. Причина проста: на відміну від звичайних процесорів, де продуктивність можна порівнювати за відносно зрозумілими показниками, сама кількість кубітів у квантовій машині ще не говорить про те, наскільки вона корисна.

Система з тисячею дуже нестабільних кубітів може програвати машині з меншою їх кількістю, але значно нижчим рівнем помилок. Тому компанії одночасно змагаються за кількістю кубітів, точністю операцій, тривалістю збереження квантового стану, швидкістю виконання операцій і, головне, здатністю виявляти та виправляти помилки.

Одним із найбільших гравців залишається IBM. У червні 2026 року компанія оголосила про інвестиції понад $10 млрд у квантові обчислення протягом наступних п’яти років. Гроші підуть на дослідження, виробництво, масштабування інфраструктури, партнерства та поглинання.

Ключовою точкою дорожньої карти IBM має стати 2029 рік. Саме тоді компанія планує запустити систему Starling, розраховану на 200 логічних кубітів і близько 100 млн квантових операцій. Пізніше система Blue Jay має масштабуватися приблизно до 2000 кубітів і мільярда операцій. При цьому сама IBM наголошує, що дорожня карта показує поточні цілі компанії й може змінюватися.

У серпні IBM зробила ще один важливий інженерний крок — вперше об’єднала дві великі кріогенні системи в єдине середовище. Майбутні великі квантові машини, ймовірно, доведеться масштабувати не за рахунок одного гігантського процесора, а через з’єднання багатьох модулів.

Google робить великий акцент на іншій проблемі — виправленні квантових помилок. Компанія ще з процесором Willow намагалася показати, що зі збільшенням квантової системи помилки за певних умов можна не просто накопичувати, а дедалі ефективніше придушувати.

Це принципово важливо. Кубіти надзвичайно чутливі до зовнішнього середовища, а помилки швидко руйнують обчислення. Без масштабованої системи їх корекції створення великого універсального квантового комп’ютера практично неможливе.

У 2025 році Google показала ще один результат. Її алгоритм Quantum Echoes на Willow, за даними компанії, виконав спеціалізоване обчислення приблизно у 13 тисяч разів швидше за найкращий класичний алгоритм на одному з найпотужніших суперкомп’ютерів.

Важливо, що Google назвала цей результат «верифікованою квантовою перевагою»: результат алгоритму можна повторити й перевірити. Компанія також експериментувала з використанням такого підходу для дослідження структури молекул.

Ще один сильний гравець — Quantinuum. Її система Helios має 98 фізичних повністю зв’язаних кубітів, а компанія демонструє різні режими роботи з логічними кубітами, включно з 50 error-detected logical qubits. Quantinuum робить особливий акцент не на рекордній кількості фізичних кубітів, а на точності операцій та їхній якості.

Microsoft, своєю чергою, обрала один із найбільш незвичайних шляхів у галузі — топологічні кубіти. Компанія вважає, що вони потенційно можуть бути стійкішими до зовнішнього шуму й простішими для масштабування. Її довгострокова квантова дорожня карта передбачає перехід від нестабільних фізичних кубітів до надійних логічних, а потім — до повноцінного квантового суперкомп’ютера.

Але всі ці системи перебувають на різних етапах розвитку й використовують різні фізичні підходи. Саме тому порівняння в стилі «у кого більше кубітів — той і виграв» практично не має сенсу.

Китай уже показав, що може конкурувати зі США на рівні самих машин

Китайська квантова програма менш прозора, ніж американська корпоративна екосистема, але її результати не дозволяють розглядати країну просто як наздоганяючого гравця.

У 2025 році команда Університету науки і технологій Китаю представила Zuchongzhi 3.0 — надпровідниковий квантовий процесор зі 105 кубітами та 182 з’єднувачами між ними.

Під час спеціального експерименту random circuit sampling дослідники використали 83 кубіти. Китайська академія наук повідомляла, що для класичного суперкомп’ютера аналогічна задача була б надзвичайно складною і потребувала б на багато порядків більше часу.

Це не означає, що китайський квантовий комп’ютер у повсякденних задачах у мільярди чи трильйони разів швидший за звичайний суперкомп’ютер. Random circuit sampling — спеціально сконструйований тест, за допомогою якого дослідники перевіряють можливості квантового обладнання.

На ньому можна показати перевагу нової архітектури, але з цього не випливає, що Zuchongzhi зможе в мільйони разів швидше навчити мовну модель, спрогнозувати погоду або виконати будь-яке інше довільне обчислення.

Проте такі експерименти демонструють інше: Китай уже має власну конкурентоспроможну школу надпровідникових квантових процесорів і паралельно працює над іншими напрямами квантових технологій.

Держави вкладають у квантові технології мільярди не заради швидшого комп’ютера

Головна причина квантової гонки полягає в тому, що потенційна цінність технології виходить далеко за межі ринку комп’ютерів. За оцінкою McKinsey, економічна цінність, яку потенційно можуть створити квантові обчислення до 2035 року, може становити приблизно $1,3–2,7 трлн.

Найбільший потенціал аналітики бачать у глобальній енергетиці та матеріалах, фінансовому секторі, транспорті й логістиці, фармацевтиці та високотехнологічних галузях.

Це, звісно, прогноз, а не гарантований результат. Його реалізація залежить передусім від того, чи вдасться створити квантові машини, які не просто працюватимуть у лабораторії, а зможуть стабільно вирішувати економічно корисні задачі краще за класичні системи.

Але держави не хочуть чекати, доки це станеться. Європейський Союз ще у 2018 році запустив Quantum Technologies Flagship — десятирічну програму з очікуваним бюджетом близько €1 млрд. Вона охоплює квантові обчислення, симуляцію, комунікації, сенсори, фундаментальну науку та підготовку спеціалістів.

Франція окремо запустила національну квантову стратегію обсягом €1,8 млрд, із яких близько €1 млрд мав забезпечити безпосередньо уряд. США також направляють сотні мільйонів доларів на державні програми. Міністерство енергетики у 2025 році оголосило про $625 млн для п’яти National Quantum Information Science Research Centers.

А в серпні 2026 року National Science Foundation виділив понад $290 млн восьми дослідницьким квантовим інститутам. Ці центри займаються, серед іншого, виправленням помилок, квантовими мережами, новими матеріалами й підготовкою спеціалістів. До цього додаються приватні інвестиції. Лише IBM планує витратити понад $10 млрд за п’ять років.

Для держав це не просто ще одна перспективна технологічна галузь на кшталт нового покоління смартфонів. Країна, яка першою отримає справді масштабований і практично корисний квантовий комп’ютер, потенційно може отримати перевагу одразу в матеріалознавстві, хімії, фармацевтиці, оптимізації складних систем і криптографії.

Саме тому квантові технології поступово переходять у ту ж категорію, що напівпровідники та штучний інтелект: це одночасно бізнес, фундаментальна наука та питання технологічної автономії.

Справжня революція може початися з нових матеріалів і ліків, а не зі штучного інтелекту

Коли говорять про квантовий комп’ютер, його легко уявити просто як надзвичайно швидку версію звичайного. Але це неправильна аналогія. Квантова машина не повинна бути швидшою в усьому. Для більшості повсякденних операцій ноутбук, смартфон або звичайний сервер залишатимуться значно дешевшими та зручнішими.

Потенційна сила квантового комп’ютера проявляється в окремих класах задач, де кількість можливих станів настільки швидко зростає, що класичній машині дуже складно їх точно моделювати.

Один із найбільш очевидних прикладів — сама природа. Молекули та матеріали на базовому рівні підкоряються квантовій механіці. Що складнішою стає система, то важче класичному комп’ютеру точно моделювати всі взаємодії її частинок.

Квантовий комп’ютер сам використовує квантові ефекти, тому дослідники вже багато років розглядають моделювання молекул і матеріалів як один із найперспективніших напрямів його практичного застосування.

У перспективі це може допомагати шукати нові матеріали із заданими властивостями, ефективніші акумулятори, каталізатори, добрива або молекули для майбутніх препаратів.

Замість того щоб фізично синтезувати величезну кількість можливих сполук і перевіряти кожну в лабораторії, дослідники потенційно зможуть відсіювати значну частину варіантів за допомогою обчислень.

Показово, що саме фізика матеріалів стане одним із перших напрямів, де CEA та Alice & Bob хочуть випробовувати свою гібридну систему. Інший великий напрям — оптимізація.

Сучасна економіка переповнена задачами з величезною кількістю можливих комбінацій: маршрути транспорту, розподіл вантажів, робота енергомереж, виробничі графіки, фінансові моделі.

Квантові алгоритми можуть виявитися корисними для частини таких проблем. Але саме в цьому напрямі особливо важливо відділяти перспективу від маркетингу: переконливу практичну перевагу над найкращими класичними методами для широкого спектра реальних задач галузі ще доведеться продемонструвати.

Тому реалістичне майбутнє виглядає не як «квантовий комп’ютер вирішуватиме все», а як поява ще одного спеціалізованого обчислювального ресурсу. Так само як сьогодні програма може передати певну задачу з CPU на GPU, у майбутньому окремі розрахунки можуть автоматично відправлятися на QPU — quantum processing unit.

Один із перших наслідків квантової ери ми можемо відчути ще до появи потужного квантового комп’ютера

Парадоксально, але одна з найбільших змін, пов’язаних із майбутніми квантовими комп’ютерами, уже почалася. І це криптографія. Значна частина сучасного цифрового світу захищена алгоритмами, стійкість яких спирається на те, що певні математичні задачі надзвичайно складно виконувати на класичних комп’ютерах.

Достатньо великий відмовостійкий квантовий комп’ютер, використовуючи алгоритм Шора, теоретично зможе значно ефективніше вирішувати частину цих задач і таким чином поставити під загрозу нинішні системи криптографії з відкритим ключем.

Такої квантової машини сьогодні немає. Але проблема полягає в іншому: зашифровані дані можна перехопити зараз і зберігати багато років. Якщо в майбутньому з’явиться комп’ютер, здатний їх розшифрувати, частина інформації все ще може залишатися цінною.

Цю загрозу часто називають harvest now, decrypt later — «збери зараз, розшифруй пізніше». Саме тому технологічні компанії та державні структури вже переходять до post-quantum cryptography — класичних криптографічних алгоритмів, розроблених з урахуванням майбутньої загрози з боку квантових машин.

Google у березні 2026 року оголосила 2029 рік цільовим терміном своєї міграції на постквантову криптографію. У компанії пояснили прискорення графіка прогресом у квантовому обладнанні, корекції помилок і методах квантової факторизації.

Тобто комп’ютера, який може масово ламати нинішнє шифрування, ще немає, але сама перспектива його появи вже змушує змінювати глобальну систему кібербезпеки.

Масовий квантовий комп’ютер навряд чи колись стоятиме у нас на столі

Найімовірніше, квантова революція виглядатиме зовсім не так, як революція персональних комп’ютерів. Квантовий процесор навряд чи просто з’явиться в наступному смартфоні або ноутбуці.

Багато сучасних квантових систем потребують надзвичайно складної інфраструктури. Надпровідникові кубіти, наприклад, працюють за температур, дуже близьких до абсолютного нуля.

У новій модульній системі IBM квантове обладнання охолоджується нижче 15 мілікельвінів. Це холодніше за природне тло відкритого космосу. Тому значно реалістичніший сценарій — великі квантові обчислювальні центри, доступ до яких компанії, університети та державні структури отримуватимуть дистанційно, приблизно так само, як сьогодні користуються хмарними дата-центрами та суперкомп’ютерами.

При цьому кінцевий користувач може взагалі не знати, що частина його задачі виконувалася квантовим процесором. Програма відправлятиме одну частину розрахунку на CPU, іншу — на GPU, а специфічну задачу, де це має сенс, — на QPU.

Саме тому сьогоднішнє партнерство Alice & Bob та CEA може бути показовішим для майбутнього індустрії, ніж черговий рекорд за кількістю кубітів.

Квантова гонка поступово переходить від питання «хто побудує найбільшу експериментальну машину» до значно складнішого: хто зможе створити цілу екосистему, де квантові процесори будуть достатньо стабільними, програмованими та доступними, щоб стати нормальною частиною існуючої обчислювальної інфраструктури.

І саме тут результат ще далеко не визначений. США мають IBM, Google, Microsoft, Quantinuum і велику приватну технологічну екосистему. Китай уже показав, що здатний будувати квантові системи світового рівня та активно розвиває суміжні квантові технології. Європа намагається використати сильну фундаментальну науку, суперкомп’ютерні центри й власні компанії на кшталт Alice & Bob, Pasqal та Quandela, щоб не опинитися залежною від чужої технологічної платформи.

Тому головна квантова гонка насправді тільки починається. Переможе в ній не обов’язково той, хто першим покаже найбільше число кубітів або найефектнішу перевагу в спеціально підібраному тесті. Значно важливіше буде створити машину, яка достатньо стабільно працює, вирішує корисні задачі краще за класичні системи й може бути нормально інтегрована в уже існуючу цифрову інфраструктуру.

Саме після цього квантові комп’ютери перестануть бути переважно вражаючими лабораторними експериментами — і стануть реальною технологією.

 

 

Читай нас у Telegram та Sends