Квантовый прорыв: как Китай приближается к эре полезных квантовых вычислений

Изображение: ИИ / Rutab.net

Квантовые вычисления достигнут переломного момента в течение трёх-пяти лет, когда станут полезными для решения реальных задач. Это произойдёт благодаря появлению компьютеров с примерно 500 кубитами, считает китайский стартап SpinQ.

Основанная в 2018 году в Шэньчжэне, компания SpinQ разрабатывает два типа квантовых компьютеров: маломасштабные ядерно-магнитные резонансные (ЯМР) системы с ~3 кубитами для обучения и промышленные сверхпроводящие компьютеры (до 20 кубитов).

В 2020 году SpinQ выпустила первый в мире программируемый настольный ЯМР-квантовый компьютер. А в 2023-м экспортировала сверхпроводящий квантовый чип на Ближний Восток — первый подобный случай для Китая.

Продукция компании — учебные квантовые компьютеры, сверхпроводящие системы, чипы, системы управления и специализированное ПО — уже поставляется в более чем 40 стран.

Однако, как отмечает основатель и CEO SpinQ Сян Цзингэнь, квантовым вычислениям ещё далеко до массового применения. Он сравнивает нынешний этап с полупроводниковой индустрией 1950-х, когда компьютеры переходили от ламп к транзисторам, а затем — к интегральным схемам.

В отличие от классических битов (0 или 1), квантовые биты (кубиты) благодаря суперпозиции могут находиться в обоих состояниях одновременно. Это позволяет квантовым компьютерам выполнять сложные вычисления на порядки быстрее.

Мощность квантовых компьютеров зависит не только от количества кубитов, но и от таких факторов, как время когерентности (чем дольше, тем лучше) и точность операций — степени соответствия реального результата идеальному.

Сян Цзингэнь подчеркнул, что квантовые и классические вычисления будут дополнять друг друга. «Это похоже на отношения между самолётами и автомобилями: первые незаменимы для межконтинентальных перелётов, но вторые гораздо эффективнее на коротких дистанциях», — пояснил он.

SpinQ планирует выпустить 100-кубитный квантовый компьютер к концу года, однако Сян отметил, что для практического применения в ряде областей критически важным станет достижение отметки в ~500 кубитов.

Родившийся в 1977 году, Сян получил бакалаврскую, магистерскую и докторскую степени в Университете Цинхуа, а затем прошел постдокторантуру в Гарварде.

Хотя квантовые вычисления пока уступают по зрелости искусственному интеллекту, в этом году отрасль демонстрирует заметный прогресс. Такие гиганты, как Google, IBM и Microsoft, уже объявили о прорывах:

• В декабре Google представила чип Willow на 105 кубитах, способный за 5 минут выполнить расчёты, которые современным суперкомпьютерам потребовали бы ~10 септиллионов лет. Устройство также значительно снизило уровень ошибок при увеличении числа кубитов — ключевое достижение, учитывая, что ошибки остаются главным препятствием для развития технологии.
• В феврале Microsoft выпустила 8-кубитный чип Majorana 1, а Amazon.com — 9-кубитный Ocelot.
• В марте основатель Nvidia Дженсен Хуанг анонсировал открытие квантовой лаборатории в Бостоне.

В июне IBM представила дорожную карту по созданию к 2029 году крупномасштабного отказоустойчивого квантового компьютера под названием Quantum Starling.

По словам Сян Цзингэня, США опережают Китай в области квантовых вычислений примерно на три года. Хотя разрыв кажется небольшим, он существенен для быстроразвивающейся отрасли, особенно учитывая, что Китай начал позже и плотность квантовых специалистов в стране пока уступает американской.

Китай активно наращивает усилия в этой сфере. В 2016 году технология была включена в 13-й пятилетний план Госсовета КНР как стратегическая развивающаяся отрасль и с тех пор регулярно упоминается в правительственных отчётах и региональных программах.

В 2021 году Научно-технический университет Китая (USTC) запустил первую в стране программу бакалавриата по квантовой информатике, за которой последовали ещё более десятка вузов.

Штаб-квартира SpinQ расположена в зоне сотрудничества Шэньчжэнь-Гонконг (Hetao), где сосредоточены исследовательские центры, включая Шэньчжэньский филиал Гонконгского научного парка, Международную квантовую академию Шэньчжэня и Квантовый научный центр региона Большого залива Гуандун-Гонконг-Макао.

Сян подчеркнул важность создания экосистемы для перехода квантовых технологий из лабораторий в промышленность.

Хэфэй — столица провинции Аньхой, где находится USTC, — открыл первый в Китае квантовый индустриальный парк. На улице с говорящим названием «Квантовый проспект» разместились десятки компаний, включая QuantumCTek, Origin Quantum и CIQTEK.

«Прибыльность — наша долгосрочная цель, а не краткосрочный приоритет», — заявил Сян, отметив, что отрасль требует значительных инвестиций в исследования и разработки.

Несмотря на это, SpinQ сообщила о быстром росте продаж своих квантовых чипов и образовательных продуктов, а также начала поставки сверхпроводящих квантовых компьютеров стоимостью в десятки миллионов юаней.

Недавно компания завершила раунд финансирования серии B на сумму в несколько сотен миллионов юаней. Инвесторами выступили государственные фонды, включая CCB Private Equity Investment Management и Wuxi Liangxi Sci-Tech City Development Fund, а также институциональные инвесторы, такие как StarsUp Investment, Huaqiang Capital и Jiusong Fund.