Неквантовать!

Квантовая дорожная карта США в цветах голубого гиганта В пятницу, 18 сентября, Минэнерго США выпустило доклад о том, как к 2028 году получить первый научно полезный квантовый компьютер с коррекцией ошибок. Параллельно заместитель министра по науке Дарио Хиль опубликовал программную колонку, а министерство в тот же день объявило конкурс Quantum Genesis на $215 млн. Дорожная карта в докладе следующая. С 2026 по 2028 год — конкурсы для команд из лабораторий, университетов и компаний. К 2028 году — 50–100+ логических кубитов и первые научные задачи, которые классические компьютеры не решают: катализаторы, сверхпроводящие материалы, материалы для термоядерной энергетики, ядерная физика. После 2030 года — национальный квантовый центр на 1–10 тысяч логических кубитов, встроенный в суперкомпьютеры и ИИ-инфраструктуру министерства. Правда в конце есть раздел о разногласиях, где часть экспертов в самом деле ждет результата к 2028 году, а другие считают, что нужно «существенно больше времени». Спорят и о формате центра, и о том, что важнее сейчас — железо или приложения. Комитет честно пишет, что «намеренно не стал разрешать эти споры». Хотя если он в цели записал 2028 год — вроде бы как и стал... При этом конкурс платит только за 100+ логических кубитов, то есть по верхней границе оценок самого доклада. Из $215 млн в 2026 финансовом году реально выделено $2,5 млн, остальное зависит от Конгресса. Впрочем, в каком-то смысле авторы доклада интереснее его самого. Хиль до госслужбы руководил IBM Research, в том числе квантовой программой. В той же в IBM Research 20 лет проработал заместитель председателя комитета Супратик Гуха, последние пять лет — директором по физическим наукам. В комитете есть представители Cleveland Clinic и RPI: у обоих стоят квантовые компьютеры IBM, и именно эти партнёрства доклад ставит в пример. Центр SQMS, которым руководит председатель комитета Анна Грасселлино, с 2024 года работает с IBM. Главное научное доказательство доклада — расчёт белка из 12 635 атомов, сделано на процессорах IBM, и его главный автор тоже соавтор доклада. Справедливости ради: доклад прямо требует технологической нейтральности, ставит на одну доску ионы, нейтральные атомы, фотонику и спиновые кубиты. Комитет опросил Google, Quantinuum, IonQ, QuEra, PsiQuantum и других. Без этого документ выглядел бы просто неприлично. Но опросить компанию и писать текст — разные роли. Среди авторов нет никого, кто связан с ионными, атомными или фотонными компаниями. А что такое IBM в контексте квантов? Это сверхпроводящая архитектура, по которой у авторов больше всего опыта. Квантовые машины, установленные прямо у заказчика, — модель, которую IBM уже отработала в Кливленде, в RPI и в RIKEN. И сама рамка «квантовые вычисления как часть суперкомпьютера»: IBM давно продвигает её под названием quantum-centric supercomputing. Не забудем и про техдиректора AMD Марка Папермастера — он тоже в комитете и тоже бывший сотрудник IBM (26 лет). В 2025 году AMD и IBM объявили совместную разработку как раз гибридных квантово-классических систем. И ничего удивительного в том, что доклад настаивает: ближайшие годы будут за гибридными схемами, а квантовые машины надо интегрировать с суперкомпьютерами министерства. К слову, два самых мощных суперкомпьютера министерства, El Capitan и Frontier, построены на чипах AMD. Так что, каким бы квантовым ни был будущий центр, его классическая часть с большой вероятностью будет от AMD. Напомним, что Минэнерго традиционно выступает первым крупным заказчиком новых вычислительных технологий: так было с суперкомпьютерами, когда государственный спрос помог выжить целой индустрии. У министерства 17 национальных лабораторий, пять квантовых центров и самые мощные суперкомпьютеры страны. Критерии, по которым оно будет выбирать железо для своего центра, во многом станут стандартом для всего рынка. Поэтому так важно, в какие цвета окрашен его доклад. А окрашен он в цвета голубого гиганта. Читайте «Неквантовать!» в Telegram и Максе!

Кремний отыгрывается Две австралийские компании, Iceberg Quantum и Diraq, показали как тысяча логических кубитов собирается из 150 000 физических, и это вдесятеро экономнее прежних оценок. Считали на CUDA-Q Logical, о котором мы писали в прошлом посте. А железо, на котором всё это должно однажды работать, — кремниевые спиновые кубиты. Логический кубит собирают из сотен подверженных ошибкам физических так, что их ошибки взаимно гасятся, что и позволяет нормально производить вычисления. Вся гонка последних лет идёт за «курс обмена»: сколько физических кубитов уходит на один логический. Iceberg предлагает такую проверку ошибок кубитов, при котором этот курс падает примерно вдесятеро против прежних оценок. Сами кремниевые спиновые кубиты устроены почти как обычные транзисторы. Только считывается в них не заряд, а направление, в котором вертится один-единственный электрон, запертый в квантовой точке размером около 50 нанометров. Отсюда все достоинства. Такие чипы делаются на серийных 300-мм линиях CMOS — тех же, где печатают процессоры, без отдельных квантовых фабрик. Плотность выше в тысячи раз: спиновая точка — 50 нанометров, сверхпроводящий трансмон — около 200 микрометров. И работает хозяйство примерно при 1 кельвине вместо 10–20 милликельвин. Звучит как мелочь, а означает обычный гелий-4 вместо дефицитного гелия-3 и возможность засунуть управляющую электронику в тот же холодильник. Сегодня кубитов у кремния — около дюжины. У сверхпроводников IBM больше тысячи, у ионных ловушек Quantinuum под сотню. И дюжина в данном случае — это не «маленький квантовый компьютер», это ноль: на один логический кубит нужны сотни физических, так что логических кубитов тут просто нет. Дальше точность. Вентиль — элементарная операция над парой кубитов, и у кремния она проходит без ошибки в 99%, у ионов — 99,92%. Причём порог, ниже которого коррекция только добавляет ошибок, кремний перешагнул лишь недавно. Кремниевый кубит связан только с теми, что лежат вплотную. Чтобы свести два дальних, нужна цепочка обменов, а это увеличивает ошибки. У ионов в ловушке любой работает с любым, и коррекция обходится им дешевле. В итоге сотня ионов считает лучше тысячи сверхпроводников. По зрелости коррекции кремний отстаёт года на два. Google показала работу ниже порога на Willow в конце 2024-го, Quantinuum давно считает с коррекцией, а кремний добрался до первых логических операций в начале 2026-го. Но главная проблема впереди: нельзя сделать одинаковые квантовые точки: рабочие частоты и напряжения гуляют от кубита к кубиту. На дюжине это лечится ручной калибровкой, а как быть на миллионе, можно понять только начав делать миллион кубитов. Забавно тут еще то, что весь Iceberg Quantum — это всего-то трое выпускников Сиднейского университета и $6 млн посевных от LocalGlobe, Blackbird и DCVC, полученных в феврале. Тогда же они заявили, что их архитектура позволит вскрыть RSA-2048 сотней тысяч кубитов вместо прежних миллионов. Конечно, позавчерашняя демонстрация — это только моделирование. Тысяча логических кубитов посчитана, но не построена. И даже в этой благоприятной теории для них потребуется 150 000 физических кубитов. Сегодня в железе у Diraq их восемь. Читайте «Неквантовать!» в Telegram и Максе!

Nvidia хочет повторить CUDA-фокус Nvidia сделала заявку на монополизацию в ещё одной области, выпустив CUDA-Q Logical — слой оркестрации для отказоустойчивых квантовых вычислений. Сегодня CUDA (обычная, не Q) — это фактически монопольная архитектура в области машинного обучения, которая победила не потому, что была быстрее. Она стала тем, в чём пишут — бесплатно, открыто, на каждой машине, если только эта машина — Nvidia. Пока конкуренты соображали, весь мировой код по машинному обучению оказался написан под чужую платформу. AMD догоняет этот разрыв своим ROCm больше десяти лет, и всё никак. И вот, кажется, Nvidia хочет войти в эту реку второй раз. Потому что позавчерашний релиз — это превращение всех квантовых элементов, созданных Nvidia, в единый (и, желательно, неделимый) стек. Вехи большого пути: cuQuantum — 2021 год, ускорение симуляции квантовых схем на видеокартах. QODA, будущая CUDA-Q, — июль 2022-го: программная модель, на которой пишут сам гибридный алгоритм. Интерконнект NVQLink — осенью 2025-го, провод между кубитами и GPU. А CUDA-Q Logical — недостающий слой между алгоритмом и железом. Он решает, сколько физических кубитов уйдёт на один логический, каким кодом коррекции ошибок их связать и какой декодер будет на лету ставить диагноз сбоям. Если CUDA-Q — это то, на чём пишут программу, то CUDA-Q Logical — это то, как уложить её в машину, которая непрерывно ошибается. То есть она отвечает за «отказоустойчивость» квантового компьютера. В списке партнёров 22 имени, включая Google, IBM, Quantinuum и IonQ — тех, у кого есть свои стеки и меньше всех причин пускать к себе чужой. Продаёт при этом Nvidia не совсем то, что написано на вывеске. Благодаря CUDA-Q Logical Fermilab сократила оценку ресурсов отказоустойчивой системы с пяти месяцев до трёх недель. Iceberg Quantum смоделировала 1000 логических кубитов на 150 000 физических. Ни то ни другое не вычисления на квантовом компьютере — это прикидки и модели. Nvidia продаёт GPU-время на проектирование машин, которых нет. Забавно, что всего полтора года назад, в январе 2025-го, Дженсен обрушил квантовые акции фразой про то, что до эпохи квантовых компьютеров осталось «каких-то» 15–30 лет, а в марте признал, что погорячился. А говорил он это (хитрец!), имея работающую третий год квантовую платформу. Тут как: заработают кванты — Nvidia молодец, владеет входом. Не заработают — тридцать лет будет продавать железо для их симуляции. Тоже отлично. Между тем полная вертикаль — свои кубиты, своя криоэлектроника, свой компилятор — всё-таки была. Tunnel Falls на серийной 300-мм линии, статья в Nature с точностью 99,9%, собственный Quantum SDK с LLVM-компилятором, единственный прямой аналог CUDA-Q. Всё это вовсе не Nvidia, а Intel. Однако в феврале открытую часть компилятора тихо закрыли. Своих аппаратных анонсов у Intel нет с середины 2024-го. Зато летом компания вернулась в квантовые новости подрядчиком: печатает спиновые кубиты Hitachi на своём процессе 18A за деньги японского госагентства. А у AMD, другого конкурента Nvidia — и в квантах, и за их пределами, — верхнего слоя нет вовсе (про их гонку за интерконнект мы писали). Backline — хорошая инженерия, но живёт она внутри PennyLane, то есть внутри фреймворка Xanadu. У которого, между прочим, GPU-бэкенд построен на cuQuantum с 2022 года — и в списке партнёров QODA Xanadu тоже значилась. Читайте «Неквантовать!» в Telegram и Максе!