Как работает квантовый компьютер
Классический компьютер оперирует битами: каждый бит равен 0 или 1. Квантовый компьютер использует кубиты, которые благодаря принципу суперпозиции одновременно находятся в обоих состояниях. Второе ключевое свойство — квантовая запутанность: изменение состояния одного кубита мгновенно влияет на связанный с ним, независимо от расстояния.
На практике это означает экспоненциальный рост вычислительной мощности. Если 10 классических битов кодируют одно из 1024 значений, то 10 кубитов работают со всеми 1024 значениями параллельно. При 50 кубитах число параллельных состояний превышает квадриллион, при 300 превосходит количество атомов во Вселенной.
Прорывы 2024-2025 годов
В декабре 2024 года Google Quantum AI представила чип Willow на 105 сверхпроводящих кубитах. Главное достижение: впервые удалось добиться экспоненциального подавления ошибок при увеличении числа кубитов. Раньше чем больше кубитов добавляли, тем больше ошибок возникало. Willow сломал этот барьер.
Конкретный результат: задача Random Circuit Sampling (RCS), для которой лучшему суперкомпьютеру потребовалось бы 10^25 лет, Willow решил за 5 минут. IBM не отстаёт: процессор Condor (1121 кубит) запущен в 2023 году, а в 2025 году представлена архитектура модульного квантового компьютера, объединяющего несколько чипов по 1000+ кубитов.
Что квантовые компьютеры умеют уже сейчас
- Моделирование молекул. IBM и Google ведут совместные проекты по симуляции белковых структур для разработки лекарств. В мае 2025 года опубликованы результаты моделирования молекул-кандидатов против нейродегенеративных заболеваний
- Оптимизация логистики. Volkswagen и D-Wave тестируют маршрутизацию городских автобусов в реальном времени. Результат: сокращение времени в пути на 10-15% при тех же ресурсах
- Финансовое моделирование. JPMorgan и Goldman Sachs используют квантовые алгоритмы для оценки рисков портфелей, где число комбинаций превосходит возможности классических методов Монте-Карло
- Материаловедение. Моделирование свойств новых материалов для аккумуляторов и катализаторов. Это может ускорить разработку батарей нового поколения на 5-10 лет
Квантовая угроза криптографии
Алгоритм Шора позволяет квантовому компьютеру факторизовать большие числа экспоненциально быстрее классического. Это ставит под угрозу RSA и другие криптосистемы, на которых держится банковская безопасность и интернет-шифрование. По оценкам NIST (Национальный институт стандартов и технологий США), реальная угроза наступит к 2030-2035 году, когда появятся квантовые компьютеры с 4000+ логических кубитов.
Подготовка идёт уже сейчас: в 2024 году NIST утвердил три постквантовых стандарта шифрования (CRYSTALS-Kyber, CRYSTALS-Dilithium, SPHINCS+). Google Chrome и Apple iMessage уже внедряют гибридное постквантовое шифрование. Банк России рекомендовал кредитным организациям начать переход на постквантовые алгоритмы до 2027 года.
Россия в квантовой гонке
В рамках национальной дорожной карты «Квантовые вычисления» (бюджет 23,7 млрд руб до 2030 года) работают четыре консорциума: Росатом (сверхпроводящие кубиты), РКЦ при МГУ (ионные ловушки), Российский квантовый центр (фотонные системы) и ФТИ им. Иоффе (нейтральные атомы). В 2024 году Росатом продемонстрировал 50-кубитный процессор на сверхпроводниках, а РКЦ — 20-кубитную ионную систему.
Коммерческое применение пока ограничено: «Сбер» тестирует квантовые алгоритмы для кредитного скоринга, «Газпром нефть» исследует оптимизацию нефтепереработки. Для тех, кто хочет следить за развитием космических технологий, программа SpaceX Starlink представляет параллельный пример технологического прорыва. А для понимания инфраструктуры, на которой работает квантовое облако, полезно разобраться в различиях VDS и VPS хостинга.
