IBM Quantum System One в Германии для Института Фраунгофера. Фото: IBM Research через Flickr CC BY 2.0 Иегошуа Каллиски Квантовые вычисления являются одной из центральных тем технологического развития в XXI веке. Работа квантового компьютера основана на принципах квантовой теории, сформулированных еще в 1920–1930-х годах, многие из которых актуальны и сегодня. В данной публикации представлены инновации в этой области, следующие предварительное введение в котором были изложены основные принципы. В обычном компьютере вычисления выполняются последовательно с использованием битов (электрических переключателей, которые могут находиться в открытом или закрытом состоянии, «1» или «0»). В квантовом компьютере единицей информации является квантовый бит (кубит): атомный или субатомный компонент (например, электрон), который может находиться в обоих состояниях одновременно: «1» и «0». Это свойство позволяет квантовому компьютеру выполнять множество вычислений параллельно и достигать решений, на которые обычному компьютеру потребовались бы тысячи лет. Другим ключевым принципом является запутанность кубитов. Это состояние, в котором две частицы «связаны» таким образом, что изменение одной из них немедленно влияет на другую, даже если они находятся далеко друг от друга. Благодаря запутанности квантовые компьютеры могут выполнять параллельные и сложные операции с высокой эффективностью. В настоящее время достижения в разработке квантовых компьютеров сосредоточены на решении технологических задач, связанных с миниатюризацией систем и обеспечением возможности их работы в неспециализированных условиях окружающей среды. Среди прочего, это требует разработки стабильных и надежных кубитов, избегающих «квантового шума», вызывающего коллапс квантовых состояний и приводящего к неверным классическим результатам; расширения существующего набора алгоритмов; разработки программного обеспечения для уменьшения ошибок при вычислениях; разработки оптических вычислительных систем для оптимизации многомерных процессов; а также возможности разработки гибридных систем (систем, объединяющих квантовый компьютер с традиционным). Сегодня существует несколько методов создания кубитов. Значительным достижением в этой области стала возможность разрабатывать чипы, способные содержать тысячи и более кубитов, не мешая друг другу. В некоторых микросхемах используются сверхпроводники (материалы, способные проводить электричество без сопротивления). Другие чипы используют топологические кубиты, основанные на комбинациях проводников и сверхпроводников, которые при особых условиях могут создавать топологическую фазу: создавать материал, способный проводить электричество в определенных областях, например, по краям проводника, в то время как другие области остаются изолированными. Эта возможность позволяет снизить внешние возмущения или коллапс. Эти разработки основаны на физических исследованиях, удостоенных Нобелевских премий: в 2025 году за разработку устройств на основе сверхпроводников и в 2016 году за открытие топологических фаз. Source: https://www.aurora-israel.co.il/ru/innovaciones-en-computacion-cuantica/