IBM Condor: первый в мире квантовый процессор с более чем 1000 кубитов

Этот прорыв символичен: IBM впервые преодолела психологически важный рубеж в 1000 кубитов. Однако сами разработчики признают — теперь их главная цель не наращивать армию кубитов, а сделать её более дисциплинированной и устойчивой к ошибкам. Ведь что толку от тысячи солдат, если они постоянно путают приказы?

Долгие годы IBM чётко следовала своему плану, ежегодно удваивая количество кубитов в своих процессорах. Condor со своими 1121 кубитами, расположенными в изящной сотовой структуре, — закономерный итог этой стратегии. Он продолжает «птичью» традицию компании: вспомним 127-кубитного «орла» 2021 года и 433-кубитного «страуса» прошлого года. Но что дальше?

Что же такое квантовое будущее?

Квантовые компьютеры обещают нам не просто быстрые расчёты, а принципиально иной способ решения задач. Они опираются на странные законы квантового мира — запутанность и суперпозицию. Это позволяет кубитам находиться во множестве состояний одновременно, а не просто быть «нулём» или «единицей». Но в этой силе кроется и главная слабость: квантовые состояния невероятно хрупки. Малейший шум из внешнего мира — и вычисления рассыпаются в прах.

Чтобы бороться с этой врождённой «рассеянностью», физики придумали хитрость: объединять несколько физических кубитов (например, отдельных ионов или сверхпроводящих петель) в один надёжный, «логический» кубит. Именно на этом фронте и отличился новый чип Heron. Его рекордно низкая частота ошибок — серьёзный шаг к стабильности.

Главный враг — ошибки

Долгое время считалось, что для создания одного устойчивого логического кубита потребуется более тысячи кубитов физических. А для полезных вычислений — миллионы. Представляете масштаб? Но наука не стоит на месте.

В последнее время появилась новая надежда — схема исправления ошибок под названием qLDPC (квантовая проверка четности с низкой плотностью). Согласно исследованию IBM, этот метод может сократить необходимое число физических кубитов в 10 и более раз. Вместо тысячи — всего около ста на один логический кубит. Это меняет правила игры!

«Прекрасная теоретическая работа», — отзывается о препринте IBM физик Михаил Лукин из Гарварда. Но он же и охлаждает пыл: реализовать эту схему на сверхпроводящих кубитах будет невероятно сложно. Потребуются годы даже для проверки концепции. Сам Лукин с коллегами исследует возможность реализации qLDPC на отдельных атомах — возможно, это окажется более перспективным путём.

Но в IBM не унывают. Новая дорожная карта компании обещает, что уже к концу этого десятилетия мы сможем использовать квантовые компьютеры для действительно полезных вещей — например, для точного моделирования сложных молекул и создания новых катализаторов. «Это всегда была мечта, и казалось, что она где-то очень далеко, — говорит физик Оливер Дайал. — Но теперь мы впервые видим реальный путь к ней. И это, знаете ли, ощущается как огромный прорыв». А вы готовы к миру, где химические открытия делают не в пробирках, а в квантовых симуляциях?