Миллионы кубитов против одной молекулы. Мечты о квантовой революции разбиваются о суровую реальность физики
NewsMakerУченые развенчали мифы о скором прорыве.
Мир квантовых технологий стремительно выходит за пределы лабораторий, и учёные всё чаще говорят о рубеже, напоминающем период, когда ранние вычислительные устройства постепенно привели к созданию транзистора и последующему скачку в электронике. В обзоре исследователи из Чикагского университета, MIT, Стэнфорда, Инсбрука и Делфта оценивают текущее состояние квантовой аппаратуры и описывают наиболее серьёзные задачи, стоящие перед разработчиками компьютеров, сенсоров и сетей, основанных на квантовых эффектах.
Ведущий автор работы, профессор молекулярной инженерии и физики Дэвид Оушалом из Чикагского университета, сравнивает сегодняшнюю ситуацию с этапом, когда фундаментальные принципы транзисторной электроники уже были ясны, а первые приборы — работоспособны. По его словам, квантовая область находится в похожей точке: базовая физика освоена, создано несколько функционирующих прототипов, и теперь необходимо объединить усилия университетов, государственных структур и индустрии, чтобы превратить отдельные демонстрации в полноценные технологические системы. Такое сотрудничество в своё время ускорило развитие микроэлектроники, и, по мнению авторов, сейчас оно определяет темпы квантового прогресса.
За последнее десятилетие квантовые технологии прошли путь от узкоспециализированных лабораторных экспериментов до приборов, пригодных для практических задач в связи, вычислениях и измерениях. Наиболее быстро развивается область квантовой информации — аппаратные решения, предназначенные для хранения, обработки и передачи квантовых состояний. В обзоре рассматриваются шесть ключевых платформ: сверхпроводниковые кубиты, ионные ловушки, дефекты в кристаллах (включая центры вакансий в алмазах), полупроводниковые квантовые точки, нейтральные атомы и фотонные кубиты.
Чтобы сопоставить зрелость этих направлений, авторы использовали большую языковую модель, которая оценила каждую технологию по шкале TRL — принятому в инженерии показателю, отражающему путь от первых физических принципов (уровень 1) до промышленных решений (уровень 9). Такой подход позволил получить сравнительную картину отрасли: опытные образцы устройств уже доступны через облачные сервисы, однако ключевые характеристики — число рабочих кубитов, устойчивость к ошибкам, стабильность компонентов — пока остаются на раннем уровне. Многие значимые задачи, включая моделирование крупных химических систем, потребуют миллионов физических кубитов и гораздо более строгого контроля над ошибками, чем возможно сегодня.
Мир квантовых технологий стремительно выходит за пределы лабораторий, и учёные всё чаще говорят о рубеже, напоминающем период, когда ранние вычислительные устройства постепенно привели к созданию транзистора и последующему скачку в электронике. В обзоре исследователи из Чикагского университета, MIT, Стэнфорда, Инсбрука и Делфта оценивают текущее состояние квантовой аппаратуры и описывают наиболее серьёзные задачи, стоящие перед разработчиками компьютеров, сенсоров и сетей, основанных на квантовых эффектах.
Ведущий автор работы, профессор молекулярной инженерии и физики Дэвид Оушалом из Чикагского университета, сравнивает сегодняшнюю ситуацию с этапом, когда фундаментальные принципы транзисторной электроники уже были ясны, а первые приборы — работоспособны. По его словам, квантовая область находится в похожей точке: базовая физика освоена, создано несколько функционирующих прототипов, и теперь необходимо объединить усилия университетов, государственных структур и индустрии, чтобы превратить отдельные демонстрации в полноценные технологические системы. Такое сотрудничество в своё время ускорило развитие микроэлектроники, и, по мнению авторов, сейчас оно определяет темпы квантового прогресса.
За последнее десятилетие квантовые технологии прошли путь от узкоспециализированных лабораторных экспериментов до приборов, пригодных для практических задач в связи, вычислениях и измерениях. Наиболее быстро развивается область квантовой информации — аппаратные решения, предназначенные для хранения, обработки и передачи квантовых состояний. В обзоре рассматриваются шесть ключевых платформ: сверхпроводниковые кубиты, ионные ловушки, дефекты в кристаллах (включая центры вакансий в алмазах), полупроводниковые квантовые точки, нейтральные атомы и фотонные кубиты.
Чтобы сопоставить зрелость этих направлений, авторы использовали большую языковую модель, которая оценила каждую технологию по шкале TRL — принятому в инженерии показателю, отражающему путь от первых физических принципов (уровень 1) до промышленных решений (уровень 9). Такой подход позволил получить сравнительную картину отрасли: опытные образцы устройств уже доступны через облачные сервисы, однако ключевые характеристики — число рабочих кубитов, устойчивость к ошибкам, стабильность компонентов — пока остаются на раннем уровне. Многие значимые задачи, включая моделирование крупных химических систем, потребуют миллионов физических кубитов и гораздо более строгого контроля над ошибками, чем возможно сегодня.