Тысячи кубитов без кабельного ада: как Google создаёт квантовый компьютер будущего

В гонке за лидерство в квантовых вычислениях Google Quantum AI делает стратегический шаг — компания приобрела стартап Atlantic Quantum, основанный выпускниками Массачусетского технологического института (MIT). Цель сделки — ускорить выпуск модульных чипов и приблизить момент, когда квантовые процессоры станут промышленно применимыми.

Что представляет собой Atlantic Quantum

Atlantic Quantum специализируется на интегрированных системах квантового оборудования, объединяющих сверхпроводящие кубиты с управляющей электроникой. Главная инновация компании — модульный стек, в котором кубиты и контроллеры работают совместно на "холодной стадии", то есть в условиях сверхнизких температур.

Такой подход упрощает масштабирование квантовых систем: Google сможет создавать более крупные процессоры без увеличения сложности кабельных соединений и потерь при передаче сигналов.

"Модульная архитектура позволяет интегрировать электронику ближе к кубитам, повышая стабильность и снижая шум в цепях", — поясняют в Google Quantum AI.

Почему это важно для Google

Google Quantum AI была основана в 2012 году и сегодня является одним из лидеров в области квантовых технологий наряду с IBM, Rigetti и IonQ. Компания активно развивает собственные квантовые чипы, и покупка Atlantic Quantum вписывается в стратегию перехода от лабораторных экспериментов к массовому производству квантовых процессоров.

Сделка позволит объединить достижения Google в области алгоритмов коррекции ошибок с инновационным "холодным стеком" стартапа. Именно этот стек станет ключом к созданию многоуровневых квантовых систем, где вычислительные элементы смогут работать синхронно и без потерь точности.

Хотя детали сделки не раскрываются, аналитики считают, что покупка Atlantic Quantum даст Google преимущество в области масштабируемых сверхпроводящих архитектур, где именно физическая компоновка чипов и охлаждение остаются главными техническими барьерами.

Продолжение работы с чипом Willow

Интеграция технологий Atlantic Quantum тесно связана с дальнейшим развитием квантового чипа Willow, который Google представила в 2024 году.

Willow стал заметным прорывом:

• 105 физических кубитов обеспечивают лучшую в отрасли квантовую коррекцию ошибок.

• Система продемонстрировала превосходство в тесте "random circuit sampling" — вычислительной задаче, которая показывает, насколько быстро квантовый процессор может выполнять случайные операции.

• В демонстрации Willow выполнил задачу за пять минут, тогда как самому мощному суперкомпьютеру мира потребовалось бы около 10 септиллионов лет.

При этом Google подчёркивает, что Willow не является CRQC (Cryptographically Relevant Quantum Computer) и не способен взламывать современные криптографические алгоритмы. Его задача — отработка технологий коррекции ошибок и оптимизации квантовых цепей.

Как работает модульный стек Atlantic Quantum

Технология стартапа объединяет три ключевых уровня:

1. Квантовый слой (Q-layer) - сеть сверхпроводящих кубитов, функционирующих при температуре около 10 мК.

2. Контрольный слой (C-layer) - управляющая электроника, расположенная рядом с кубитами, что минимизирует задержки.

3. Интерфейсный слой (I-layer) - соединяет модули между собой, формируя масштабируемую квантовую архитектуру.

Эта структура снижает энергопотребление, уменьшает количество физических кабелей и делает систему устойчивее к внешним шумам.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: Попытки масштабировать квантовые чипы с помощью классических систем охлаждения и управления.

• Последствие: Потери сигналов и снижение точности при увеличении числа кубитов.

• Альтернатива: Модульный "холодный стек" Atlantic Quantum, который совмещает электронику и кубиты в едином сверхпроводящем блоке.

А что если…

А что если приобретение Atlantic Quantum станет для Google тем же, чем покупка Android была для мобильной индустрии? Объединив научные разработки и инженерные ресурсы, компания может первой создать квантовую платформу с полной коррекцией ошибок - то есть компьютер, способный решать реальные бизнес-задачи, от моделирования лекарств до оптимизации финансовых систем.

Плюсы и минусы подхода Google

FAQ

Что такое сверхпроводящие кубиты?
Это элементы квантовых процессоров, работающие при температуре, близкой к абсолютному нулю, где ток течёт без сопротивления.

Зачем Google нужен модульный стек?
Он позволяет создавать большие квантовые системы без потери стабильности и без необходимости прокладывать тысячи отдельных кабелей.

Когда появится квантовый компьютер Google с коррекцией ошибок?
Компания не называет точных сроков, но эксперты ожидают прототип промышленного уровня к концу десятилетия.

Мифы и правда

Миф: Новый чип Google сможет взламывать шифры.
Правда: Willow и будущие прототипы пока не предназначены для криптоанализа; они развивают архитектуру и методы коррекции ошибок.

Миф: Квантовые компьютеры уже готовы заменить классические.
Правда: Пока они решают узкие научные задачи, требующие квантового параллелизма.

Миф: Квантовые вычисления не масштабируются.
Правда: Именно модульный подход Atlantic Quantum решает эту проблему.

Исторический контекст

Google Quantum AI начала активно работать над квантовыми процессорами после 2019 года, когда впервые заявила о "квантовом превосходстве", выполнив задачу, недоступную классическим компьютерам. С тех пор компания сосредоточилась на коррекции ошибок и увеличении числа кубитов. Покупка Atlantic Quantum может стать для Google тем самым шагом, который переведёт проект из лабораторной стадии в промышленную.

3 интересных факта

• Команда Atlantic Quantum выросла из исследовательской группы MIT Lincoln Laboratory.
• Сверхпроводящий стек стартапа способен работать при температуре 15 мК — одной из самых низких в мире.
• Google инвестировала в квантовые исследования более 1 млрд долларов за последние пять лет.