Первое поколение квантовых компьютеров Пентагона построят на кубитах из нейтральных атомов
Пентагон сделал ставку на квантовую технологию, которая ещё три года назад считалась неперспективной. Агентство DARPA официально признало кубиты на основе ридберговских нейтральных атомов наиболее перспективной платформой для создания боевых квантовых компьютеров. Этот выбор, по сути, перечеркивает многомиллиардные инвестиции корпораций в сверхпроводящие схемы и ставит под вопрос будущее всей отрасли.
Почему DARPA отвергла квантовых гигантов
Программа ONISQ (Optimization with Noisy Intermediate-Scale Quantum) стартовала в мае 2020 года как поиск оптимальной архитектуры для квантовых вычислений в условиях высокого уровня шума. На финише первой фазы конкуренцию ридберговским атомам составили сверхпроводящие кубиты и ионные ловушки. Однако именно нейтральные атомы продемонстрировали критическое преимущество — однородность.
Фундаментальный дефект сверхпроводников
Доктор Мукунд Венгалатторе, руководитель программы ONISQ, прямо указал на ахиллесову пяту платформы, на которую делают ставку IBM, Google и другие корпорации. Каждый сверхпроводящий кубит уникален по своим характеристикам, что делает их принципиально невзаимозаменяемыми. Это создает колоссальные сложности при масштабировании систем. Ридберговские кубиты, напротив, идентичны друг другу по своим свойствам, что упрощает построение крупных вычислительных сетей.
Прорыв гарвардской команды: 48 логических кубитов без ошибок
Решающим аргументом в пользу нейтральных атомов стала экспериментальная работа группы под руководством профессора Михаила Лукина. Исследователям удалось создать и продемонстрировать безошибочную работу квантовой системы из 48 логических кубитов, используя всего 280 физических кубитов. Для достижения аналогичного результата на сверхпроводящей платформе потребовалось бы до 5000 физических кубитов — это на порядок превышает возможности даже самого мощного на сегодняшний день процессора IBM Condor с его 1121 кубитом.
Технология оптического пинцета позволила команде Лукина произвольно программировать квантовые цепи, перемещая охлажденные нейтральные атомы в нужные позиции с помощью высокоплотного лазерного луча. Относительная простота и надежность этого подхода, по мнению экспертов DARPA, открывают путь к практическому применению квантовых вычислений для военных задач.
Технический консультант агентства Гвидо Цуккарелло отметил, что ещё три года назад способность ридберговских атомов функционировать как логические кубиты считалась фантастикой. DARPA сознательно пошла на риск, сделав ставку на менее изученную платформу, предоставив ученым «свободу действий для изучения уникальных приложений, выходящих за рамки простой оптимизации».
Выбор DARPA в пользу ридберговских атомов стал возможен благодаря многолетним фундаментальным исследованиям в области квантовой физики. До недавнего времени нейтральные атомы рассматривались исключительно как перспективная платформа для квантового моделирования, но не для универсальных вычислений. Программа ONISQ была запущена именно для поиска «темных лошадок», способных обойти существующие технологические ограничения.
Решение Пентагона кардинально меняет расклад сил на рынке квантовых технологий. Миллиардные инвестиции в развитие сверхпроводящих кубитов могут оказаться замороженными, если военные переориентируют финансирование на более перспективное направление. Для коммерческого сектора это означает, что конкурентоспособные квантовые компьютеры могут появиться не через 10-15 лет, как прогнозируется сейчас, а значительно раньше — за счет более простой и масштабируемой архитектуры. Однако главный вопрос остается открытым: сможет ли команда Лукина и её последователи воспроизвести свой успех на системах с сотнями и тысячами логических кубитов, необходимых для решения реальных задач военной логистики и криптографии.
