Ключевые новости о квантовых вычислениях в России и мире. Обзор CNews
Квантовые компьютеры обладают потенциалом решать задачи значительно быстрее традиционных суперкомпьютеров — поэтому сегодня к этой технологии приковано всеобщее внимание, и многие задаются вопросом, когда же наступит долгожданный «квантовый прорыв». В этом материале мы рассмотрим, каких результатов удалось достичь в данной сфере за прошедший год и когда технология найдёт применение в решении реальных практических задач.
1. Мощность квантовых компьютеров достигла 120 кубитов
В 2025 году были продемонстрированы наиболее мощные квантовые системы — ионные процессоры IonQ Tempo (компания IonQ, США) и Quantinuum Helios (компания Quantinuum, США) с 100 и 96 кубитами соответственно. В числе лидеров квантовой гонки также оказались сверхпроводниковые процессоры IBM Starling (компания IBM, США) с 120 кубитами (2025 г.), а также 105-кубитные системы Willow (компания Google, США) и Zuchongzhi 3.0 (Университет науки и технологий Китая), представленные в конце 2024 года.
«В целом сохраняется тенденция, наблюдаемая на протяжении последних 15 лет: каждые 2–2,5 года число кубитов удваивается, вдвое увеличивается время когерентности (максимальный промежуток времени, в течение которого сохраняется взаимная согласованность фаз двух или более волновых процессов одинаковой частоты — прим. ред.), а также вдвое сокращается уровень ошибок», — комментирует Михаил Кольченко, главный эксперт «Росатом Квантовые технологии».
2. Разработаны новые подходы к исправлению ошибок в квантовых компьютерах
Значительные успехи были достигнуты и в области коррекции ошибок, а также в создании логических («идеальных») кубитов. Как известно, квантовые состояния крайне неустойчивы — их может нарушить даже фоновое космическое излучение, что неизбежно влияет на точность вычислений. Из-за этого сбои возникали каждые 100–1000 операций, и квантовые устройства не могли на равных конкурировать с классическими процессорами в решении практических задач.
В 2025 году исследователи из Оксфордского и Осакского университетов реализовали механизм исправления сбоев, добившись показателя всего в одну ошибку на 6.7 миллионов операций. В основе их работы лежали кубиты, созданные на ионах изотопа кальций-43, удерживаемые лазерами в электромагнитной ловушке внутри вакуумной камеры.
Тогда же, в ноябре 2025 года, компания IBM анонсировала экспериментальный квантовый чип Loon, оснащенный важнейшими элементами для коррекции ошибок. Этот процессор задуман как основа для отработки технологий создания «идеального» вычислительного модуля. Его коммерческий запуск намечен на 2029 год, для чего IBM заключила партнерское соглашение с AMD.
3. «Квантовые ускорители» начали эффективно взаимодействовать с традиционными суперкомпьютерами
Набирает обороты идея «квантово-центричных суперкомпьютеров» — систем, где квантовые процессоры (QPU) функционируют в тандеме с классическими вычислительными гигантами. В 2025 году IBM и AMD объединили ресурсы для разработки гибридной архитектуры — масштабируемых открытых платформ.
Согласно планам IBM, к 2033 году должен быть создан «квантово-центричный» суперкомпьютер мощностью в 100 000 кубитов. Параллельно гибридные системы уже активно тестируются по всему миру. Еще в 2024 году суперкомпьютеры Summit (Национальная лаборатория Оук-Ридж, США) и Fugaku (Центр вычислительных наук RIKEN в Кобе, Япония) из мирового топ-100 были интегрированы с квантовыми машинами. А в 2025 году квантовый ускоритель был подключен к суперкомпьютеру Европейского космического агентства.
«Совместная работа квантовых и классических вычислительных систем представляется наиболее реалистичным сценарием на ближайшие годы, в том числе и для задач квантового искусственного интеллекта, — отмечает Михаил Кольченко. — В такой модели квантовые сопроцессоры будут отвечать за решение специфических задач, например, оптимизации, решения уравнений, преобразования Фурье (математическая операция, отображающая функцию одной вещественной переменной на функцию другой — прим.ред.) и других. Классическая же система возьмет на себя все остальные функции, включая предварительную и последующую обработку данных».
4. Разработаны сверхмощная охлаждающая установка и высокоточные лазерные ловушки для контроля квантовых состояний
В Национальной ускорительной лаборатории Ферми (США) готовится к запуску система Colossus — передовой квантовый холодильник, в котором применяются жидкий азот и два изотопа гелия. Газ в этой криогенной системе циркулирует по стальным трубкам, постепенно охлаждаясь до экстремально низких температур, необходимых для стабильной работы квантовых вычислений. Вокруг процессора создается не только сверхнизкотемпературная среда, но и вакуум с защитой от внешних помех.
Еще один метод подавления тепловых колебаний вблизи квантового чипа — оптические ловушки. Эту технологию разрабатывают ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich). В августе 2025 года они сообщили об успешном эксперименте, в котором квантовое состояние было стабилизировано с помощью лазерной ловушки без применения криогенного охлаждения. В ходе опыта три наночастицы из диоксида кремния были удержаны в вакууме лазерным пинцетом, что позволило устранить классические тепловые флуктуации.
Поясним: криостаты сверхнизких температур используются для сверхпроводящих квантовых чипов, а лазерное охлаждение — для квантовых процессоров на нейтральных атомах. Фактически, это две разные технологические платформы, каждая из которых имеет свои специфические требования.
5. Искусственный интеллект начал исправлять ошибки квантовых вычислений
Для построения устойчивых и точных квантовых компьютеров широко применяются ИИ-модели, обученные выявлять закономерности в возникновении сбоев. Например, специалисты Google DeepMind и Quantum AI создали модель AlphaQubit на основе архитектуры Transformer, которая обнаруживает ошибки в кубитах эффективнее, чем традиционный метод тензорных сетей.
Искусственный интеллект также задействуется для разработки и оптимизации квантовых схем — чем меньше логических операций выполняется над кубитами, тем выше их стабильность. Методы обучения с подкреплением успешно применяются для разложения сложных квантовых операций в последовательность элементарных квантовых гейтов (квантовый гейт — это базовый блок квантового компьютера, преобразующий входные состояния кубитов в выходные согласно определенным правилам).
Так, нейросеть AlphaTensor-Quantum, созданная в 2025 году совместно Google DeepMind и Quantinuum, позволяет значительно сократить использование ресурсоемких T-гейтов в квантовых схемах.
ИИ также применяется для моделирования квантовых состояний и поведения устройств, а также для анализа обширных экспериментальных данных с целью обнаружения скрытых закономерностей и усовершенствования аппаратных характеристик. Кроме того, ИИ помогает оптимизировать конструкцию квантовых устройств. Например, исследователи из российского Университета ИТМО разработали ИИ-систему, которая определяет оптимальное расположение атомов для продления времени жизни квантовых состояний.
Стоит отметить, что современное квантовое оборудование пока не позволяет в полной мере реализовать теоретические возможности полностью квантового машинного обучения (QQ-подход), поэтому основной акцент сегодня делается на гибридных квантово-классических методах. Параллельно активно развиваются такие направления, как квантовая обработка естественного языка (QNLP), квантовое компьютерное зрение (QCV), а также квантовые агенты и мультиагентные системы (QMAS).
В апреле 2025 года китайские ученые заявили, что впервые в мире использовали квантовый компьютер (Origin Wukong на 72 кубитах) для тонкой настройки модели с 1 миллиардом параметров, добившись повышения эффективности обучения на 8,4% при сокращении числа параметров на 76%.
6. В России разработаны три квантовых вычислительных устройства мощностью 70 кубитов
Российские квантовые компьютеры, созданные в рамках стратегического плана по квантовым вычислениям научными коллективами организаций-участниц экосистемы проекта «Росатома», достигли нового уровня масштабируемости.
В ходе проверочных испытаний, проведённых по дорожной карте в декабре 2025 года, были продемонстрированы прототипы: 70-кубитного вычислителя на ионах иттербия (с высокой точностью двухкубитных операций — 96,1%), 72-кубитного квантового процессора на ионах кальция (с рекордной для систем такого класса точностью двухкубитных операций 96,5%), а также 72-кубитного вычислителя на одиночных нейтральных атомах рубидия (с точностью двухкубитных операций 94%).
7. В России выполнен крупнейший в мире квантовый алгоритм на основе кудитов
Учёные Физического института имени Лебедева РАН при координации «Росатома» осуществили крупнейший в мировой практике квантовый алгоритм, использующий кудиты (кудит — двухуровневый аналог кубита; кутрит соответствует трём уровням, кукварт — четырём). Специалистам удалось реализовать обобщённый вентиль Тоффоли (многокубитную логическую операцию) на 10 ионах. На момент выхода публикации об эксперименте в журнале Physical Review Letters, это был самый масштабный вентиль такого типа, описанный в международной научной литературе.
Предложенные методы откроют возможность решения задач, ранее не поддававшихся квантовым компьютерам. Разработка позволит значительно повысить точность квантовых расчётов при решении прикладных проблем, включая задачи оптимизации, логистики и моделирования молекулярных структур.
«Если говорить объективно: в этом направлении мы сейчас находимся среди мировых лидеров, — подчеркнул Евгений Киктенко, научный сотрудник группы квантовых информационных технологий РКЦ. — Мы рассматриваем выполнение квантовых операций не только на наборе двухуровневых систем. Реальные физические системы во многом являются многоуровневыми, поэтому и нам необходимо задействовать больше уровней. И мы уже добились очень впечатляющих результатов, используя этот принцип многоуровневости».
8. Квантовая гонка усиливается: государства и корпорации увеличивают инвестиции
Инвестиции государств в область квантовых вычислений демонстрируют устойчивый рост. Так, японские власти в 2025 году заявили о дополнительном финансировании в размере 1,5 трлн иен (около 9,9 млрд долларов США) для проектов, связанных с микрочипами. Из этой суммы 1,05 трлн иен предназначено для исследований и создания чипов следующего поколения и квантовых компьютеров, а 471,4 млрд иен — для поддержки отечественного производства полупроводников. Кроме того, в июле того же года правительство сообщило о выделении дополнительных 500 млрд иен (примерно 335 млн долларов США) для ускоренного вывода на рынок продуктов квантовых технологий.
Испания в 2025 году завершила первую фазу своей квантовой программы, бюджет которой составил 22 млн евро, а на второй этап уже зарезервировано 808 млн евро.
Помимо государственных средств, по всему миру наблюдается стремительное увеличение квантовых бюджетов крупных технологических корпораций и венчурных инвестиций. В частности, IBM объявила о намерении вложить 30 млрд долларов в течение пяти лет в исследования и производство мейнфреймов и квантовых компьютеров на своей территории.
«Годовой объем венчурных инвестиций в квантовые технологии увеличился с привычных 2–2,5 млрд долларов до почти 10 млрд долларов в 2025 году, причем 80% из них пришлось на США, включая две сделки на миллиард долларов», — комментирует Михаил Кольченко.
9. Фармацевтические компании активно внедряют квантовые вычисления
Одной из наиболее востребованных задач для квантовых технологий стало прогнозное моделирование лекарственных средств — благодаря новым принципам обучения нейросетей стало возможным более эффективно генерировать новые химические соединения с потенциальными терапевтическими свойствами.
В этом направлении работают ведущие представители фармацевтической индустрии (Moderna, Roche, Johnson & Johnson, Sanofi, AstraZeneca, Boehringer Ingelheim), разрабатывающие собственные платформы для предсказания свойств препаратов. Например, на квантовом процессоре IBM R2 Heron с 156 кубитами исследователи Moderna смоделировали цепь мРНК длиной в 60 нуклеотидов, превзойдя предыдущий рекорд в 42 нуклеотида.
В Канаде, в Университете Торонто, была создана квантовая генеративная модель для поиска потенциальных ингибиторов онкогена K-Ras. В результате расчетов было определено 15 перспективных молекул, две из которых были синтезированы и показали значительно более высокую эффективность по сравнению со всеми существующими препаратами.
В Российском квантовом центре исследователи разработали квантовую модель, обученную на данных о биологически активных веществах: с ее помощью было предсказано свыше 4000 новых химических соединений, потенциально пригодных для синтеза лекарственных препаратов.
Благодаря таким вычислительным возможностям индивидуальный подход в фармакологии скоро станет реальностью: квантовые алгоритмы позволят разрабатывать лекарства, адаптированные под особенности конкретного человека.
10. Первые успехи квантовых вычислений в автомобилестроении и аэрокосмической сфере
Еще одной областью активного внедрения квантовых вычислений стали системы автоматизированного проектирования (CAD|CAЕ) и программное обеспечение для моделирования физических процессов в инженерных задачах, связанных с гидродинамикой, аэродинамикой и теплопередачей. Квантовые компьютеры демонстрируют высокую эффективность при решении систем линейных и нелинейных дифференциальных уравнений.
Такие компании, как Boeing, Airbus, Rolls-Royce и BMW, уже сообщили об использовании квантовых алгоритмов для расчетов аэродинамических характеристик летательных аппаратов и автомобилей. Ansys внедрила вариационный квантовый алгоритм для оптимизации матриц конечных элементов в свой коммерческий инженерный пакет LS-DYNA. Гибридная модель прошла тестирование на задачах моделирования сердечных насосов и анализа вибраций в автомобиле, что позволило повысить производительность вычислений на 12%.
Компании Xanadu, Riverline и Rolls-Royce достигли прогресса в симуляции воздушных потоков в реактивных двигателях, сократив время расчетов с нескольких недель до менее чем часа. Подобное ускорение открывает новые перспективы для быстрого создания прототипов в аэрокосмической отрасли, решая проблему долгого времени моделирования на классических суперкомпьютерах.
Стоит отметить, что интеграция квантовых решений с традиционными инженерными процессами на производствах делает их более экономичными и практичными. Квантовые ускорители начинают работать в единой цепи с серверами в дата-центрах, а сенсоры — с промышленными системами мониторинга. Эксперты прогнозируют широкое распространение подобных гибридных систем в обозримом будущем.
11. Квантовая угроза превращается в реальность
Для современной криптографии все более ощутимой становится так называемая «квантовая угроза». Благодаря принципиально новой архитектуре и логике работы, квантовые компьютеры могут позволить злоумышленникам получать доступ к данным, зашифрованным традиционными методами, гораздо быстрее.
В течение нескольких лет многие классические криптографические алгоритмы могут стать уязвимыми: это касается распределения ключей, асимметричного шифрования и электронной подписи.
Специалисты Google скорректировали свои прогнозы: для взлома криптосистемы RSA-2048 теперь потребуется существенно меньше квантовых ресурсов — 1 миллион кубитов вместо ранее предполагавшихся 20 миллионов. Появление систем подобной мощности ожидается в ближайшие 5–7 лет.
