Не вкладывайте деньги, если вы не готовы потерять все вложенные средства. Это инвестиции с высоким риском, и не стоит рассчитывать на то, что вы будете защищены, если что-то пойдет не так.

Перейти к содержанию
фон

Вычисления на атомах: Квантовое масштабирование с помощью 1 225 нейтральных атомов

Зарегистрируйтесь сейчас

Начните свой торговый путь AI менее чем за 30 секунд

🚀 109 пользователей присоединились сегодня
  • ✔ Снять деньги в любое время
  • ✔ Безопасный и зашифрованный доступ

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условия использования и Политика конфиденциальности.

Atom Computing
Серия "21 компания, занимающаяся квантовыми вычислениями" - статья #3 из 21

⚛️ Вычисления на атомах: Квантовое масштабирование с помощью 1 225 нейтральных атомов

От оптического пинцета и ядерных спиновых квитов до 24 спутанных логических квитов с Microsoft - как нейтрально-атомная платформа Atom Computing бросает вызов дуополии сверхпроводников и ускоряет гонку отказоустойчивых квантовых вычислений

1,225
Физические кубиты в системе AC1000 (полностью подключенные)
24
Запутанные логические кубиты (запись с Microsoft, ноябрь 2024 года)
Десятки секунд
Время когерентности (кодирование ядерных спинов)
10× на поколение
Траектория масштабирования Qubit (цель дорожной карты)

⚡ TL;DR - Почему вычисления на атомах важны в 2025 году

  • Лидер масштаба: Система AC1000 с 1 225 кубитами будет поставлена в 2025 году - самый большой коммерчески доступный квантовый компьютер на нейтральных атомах.
  • Партнерство Microsoft: Анонс в ноябре 2024 года: 24 спутанных логических кубита (рекорд), интеграция Azure Quantum, коммерческое развертывание с 2025 года.
  • DARPA QBI Stage B: В ноябре 2025 года, наряду с IBM, Google и IonQ, был выбран для получения финансирования в размере $15M+ для изучения квантовых вычислений в масштабах предприятия.
  • Нейтрально-атомное преимущество: Длительная когерентность (десятки секунд), измерение в середине цепи с немедленным сбросом, простое масштабирование 10× на поколение.
  • Логический прорыв Кубита: Продемонстрирована архитектура из 64 логических кубитов, 24 спутанных, запущен алгоритм из 28 логических кубитов, доказывающий жизнеспособность коррекции ошибок.
  • Глобальные развертывания: Фонд EIFO/Novo Nordisk (Дания), Университет Колорадо Аншутц (здравоохранение), NREL (энергосистема), Microsoft Azure Quantum (облако).
  • Технологический ров: Оптический пинцет + оптические резонаторы обеспечивают быстрое масштабирование без увеличения физической базы/мощности. Устойчивые квантовые вычисления.

🌌 Введение: Революция нейтральных атомов

Уже много лет, сверхпроводящие кубиты доминировали в сфере квантовых вычислений - модульные чипы IBM, вехи Google в области коррекции ошибок, достижения Rigetti в области производства. Но в конце 2025 года стремительно набирает силу другая архитектура: Квантовые вычисления на нейтральных атомах.

Atom ComputingСтартап из Беркли, основанный в 2018 году доктором Беном Блумом и доктором Джонатаном Кингом, стал лидером в этой области. Их прорыв: 1 225 полностью соединенных кубитов в системе AC1000, что обеспечивается оптическими пинцетами, улавливающими отдельные атомы стронция и иттербия в программируемые 2D/3D массивы.

"Atom Computing недавно стал ведущим претендентом в гонке за отказоустойчивые квантовые вычисления благодаря своей простой способности масштабироваться до уровня производительности, необходимого для работы на уровне FTQC". - Техническое описание Atom Computing 2025

Чем отличаются нейтральные атомы?

  • Масштабируемость: Atom Computing достигла 10-кратного роста числа кубитов с поколения 1 (100 кубитов) до поколения 2 (1 225 кубитов). В дорожной карте намечен еще один 10-кратный рост с каждым поколением - 12 000+ кубитов к третьему поколению.
  • Длинная когерентность: Атомно-спиновые кубиты сохраняют квантовую информацию для десятки секунд (против 100-200 мкс для сверхпроводящих кубитов), что уменьшает количество ошибок и упрощает их исправление.
  • Полное подключение: Массивы оптических пинцетов позволяют взаимодействовать между любыми кубитами, в отличие от топологии фиксированных решеток в сверхпроводящих системах.
  • Устойчивость: При масштабировании систем физическая площадь и энергопотребление остаются относительно постоянными - нет необходимости в массивных холодильниках для разбавления или модернизации оборудования.

В ноябре 2024 года компания Atom Computing заключила партнерство с Microsoft доставлять 24 запутанных логических кубита-Это самый высокий показатель на тот момент. Эта система будет коммерчески доступна через Azure Quantum в 2025 году, что станет важной вехой в переходе от физических кубитов к отказоустойчивым логическим кубитам.

В ноябре 2025 года, DARPA выбрало Atom Computing для участия в этапе B в рамках инициативы Quantum Benchmarking Initiative (QBI), выделив до $15 миллионов на ускорение развития технологии нейтральных атомов для применения в коммунальном хозяйстве.

В этой статье мы рассмотрим, как работает технология Atom Computing, почему нейтральные атомы бросают вызов дуополии сверхпроводников и какова дорожная карта на 2025-2030 годы для этого растущего претендента на квантовые вычисления.

Квантовые компьютеры на нейтральных атомах - концепция работы | QuEra Computing (3:16)

🔬 Часть 1: Как работают квантовые вычисления на нейтральных атомах

1.1 Физика: Оптический пинцет и ридберговские состояния

Оптический пинцет лежат в основе платформы Atom Computing. Это плотно сфокусированные лазерные лучи, которые создают "ловушки", способные удерживать отдельные нейтральные атомы на месте.

Как это работает:

  1. Лазерная фокусировка: Лазерный луч проходит через объектив микроскопа, создавая высококонцентрированную точку света.
  2. Взаимодействие света и атома: При правильной длине волны градиент интенсивности создает силу притяжения, которая увлекает атомы к фокусу.
  3. Массив пинцетов: Манипулируя лазерным лучом (с помощью акустооптических дефлекторов или пространственных модуляторов света), можно одновременно создавать сотни и тысячи оптических пинцетов в программируемых 2D- или 3D-конфигурациях.

Почему атомы щелочноземельных металлов (стронций, иттербий)?

Atom Computing использует стронций-87 (Sr-87) и иттербий-171 (Yb-171) потому что эти щелочноземельные атомы обладают уникальными свойствами:

  • Ядерный спин: Кбит закодирован в спине ядра атома (по часовой стрелке или против). Такой выбор редко встречается в квантовых вычислениях и дает два основных преимущества:
    • Нечувствительность к шуму: Ядро экранировано от внешних электромагнитных помех, что позволяет добиться очень большого времени когерентности.
    • Самопроизвольный распад отсутствует: В отличие от электронных состояний, ядерно-спиновые кубиты не распадаются на более низкие энергетические состояния, что означает бесконечную теоретическую память, если контролировать шум.
  • Оптический набор инструментов: Атомы щелочноземельных металлов поддерживают передовые оптические технологии (двухфотонные переходы, узкополосные лазеры), которые позволяют проводить точный контроль и измерения.

🔹 Ключевая технология #2: ридберговские взаимодействия для двухкубитных затворов

Для выполнения квантовых операций между кубитами Atom Computing использует Ридберговские состояния-Высокоэнергетические состояния, в которых электрон атома вращается по орбите далеко от ядра.

Процесс:

  1. Возбуждение: Лазерный импульс возбуждает атом из основного состояния в состояние Ридберга.
  2. Взаимодействие: В состоянии Ридберга электронное облако атома настолько велико, что оно "тянется" и сильно взаимодействует с соседними атомами (даже на микрометровых расстояниях).
  3. Запутывание: Это взаимодействие создает квантовую запутанность между кубитами, что позволяет использовать двухкубитные затворы (например, управляемый-NOT, управляемый-Z).
  4. Возвращение в исходное состояние: После срабатывания затвора атомы возвращаются в свое основное состояние, сохраняя квантовую информацию в ядерном спине.

Преимущество: Ридберг-опосредованные переходы могут осуществляться между любая пара кубитов в массиве, выбирая, какие атомы возбуждать - достигается полная связность без физических проводов.

1.2 Внутри системы AC1000: От печи до вычислений

Платформа второго поколения Atom Computing (AC1000) использует конструкция с несколькими вакуумными камерами:

🔹 Камера 1: источник атомов и охлаждение

  1. Духовка: Твердый образец щелочноземельного металла (стронция или иттербия) нагревается, создавая горячий поток атомов.
  2. Лазерное охлаждение: Сочетание лазеров и магнитных полей быстро охлаждает и замедляет атомы почти до абсолютного нуля, доводя их почти до полной остановки.
  3. Оптический лифт: Пара лазерных лучей переносит холодные атомы из камеры 1 в камеру 2.

🔹 Палата 2: Квантовые вычисления

  1. Массив водохранилища: Охлажденные атомы помещаются во вспомогательный оптический пинцетный массив, называемый "резервуаром", который может быть перезагружен в любое время.
  2. Вычислительный массив: Атомы перемещаются из резервуара в главный вычислительный массив, который может содержать до 1 225 атомов в системах поколения 2.
  3. Квантовое выполнение схем:
    • Однокубитные ворота: Лазерные импульсы, направленные по месту, управляют отдельными кубитами. Гейты могут выполняться параллельно в разных рядах, что повышает эффективность вычислений.
    • Двухкубитные ворота: Ридберговское возбуждение создает запутанность между парами кубитов.
    • Измерение в середине цепи: Конкретные кубиты можно измерять, не мешая другим, что позволяет обнаруживать ошибки в режиме реального времени.
  4. Считывание: В конце цепи камера фиксирует оптическую флуоресценцию кубитов, показывая результат вычислений в виде схемы из 1 и 0.
  5. Немедленная перезагрузка: Кубиты повторно инициализируются и готовы к запуску другой квантовой схемы без перезагрузки всего массива - значительное преимущество в скорости.

🔧 Ключевая технология #3: Оптические резонаторы для массового масштабирования

Системы Atom Computing Gen 2 представляют оптические полости-Резонансные структуры, улавливающие свет и создающие модели стоячих волн. Эти полости позволяют:

  • Масштабируемые световые поля: Вместо отдельных сфокусированных лучей оптические полости создают периодические световые поля, которые могут захватывать гораздо больше атомов.
  • Рост на несколько порядков: Системы на основе резонаторов поддерживают 10 000+ кубитов без пропорционального увеличения мощности лазера или оптической сложности.
  • Опубликованные работы: Норсиа и др., "Итеративная сборка массивов атомов Yb-171 с оптическими решетками, усиленными полостями", PRX Quantum, 2024.

Воздействие: Эта инновация прокладывает путь к системам поколения 3, нацеленным на 12 000-15 000 кубитов к 2026-2027 гг.

1.3 Программный стек: Системы управления и виртуализация кубитов

Atom Computing разрабатывает запатентованные системы управления которые управляют всеми операциями в рамках квантовой платформы:

  • Импульсная компиляция: Квантовые схемы собираются в точные временные последовательности для лазеров, изображений, магнитов и электрооптических компонентов.
  • Измерение в середине цепи: Обнаружение ошибок в реальном времени позволяет определить, в каких кубитах есть ошибки, что дает возможность логического разветвления для определения дальнейших операций.
  • Обнаружение потери атомов: Одна из проблем с нейтральными атомами заключается в том, что они иногда исчезают (ускользают из ловушек). Система управления обнаруживает люминесценцию, чтобы проверить, присутствуют ли атомы, и корректирует потери без остановки вычислений.

Интеграция Microsoft: Аппаратное обеспечение Atom Computing интегрируется с Microsoft. Система виртуализации Azure Quantum, который предусматривает:

  • Qubit Virtualization: Абстрагирует физические кубиты в логические, оптимизируя коррекцию ошибок для оборудования с нейтральными атомами.
  • Гибридные рабочие процессы: Бесшовная интеграция с классическими ресурсами HPC и AI в Azure.
  • Облачный доступ: Разработчики могут получить доступ к системам Atom Computing через Azure Quantum, не управляя оборудованием напрямую.
Quantum Computing 2025 Update - ExplainingComputers (17:05) - Особенности Atom Computing, Google Willow, IBM и инновации в области нейтральных атомов

🏆 Часть 2: Прорывы и вехи 2024-2025 гг.

2.1 Запись: 24 запутанных логических кубита с Microsoft (ноябрь 2024 года)

В ноябре 2024 года, Microsoft и Atom Computing анонсировали большой прорыв: 24 запутанных логических кубита-На тот момент это был рекордный показатель.

"Соединив наши самые современные кубиты на нейтральных атомах с системой виртуализации кубитов Microsoft, мы теперь можем предложить надежные логические кубиты на коммерческой квантовой машине". - Бен Блум, основатель и генеральный директор компании Atom Computing

Технические детали:

  • Архитектура: 20 логических кубитов, созданных из 80 физических кубитов (соотношение кодирования 4:1).
  • Алгоритм: Успешно выполнили Алгоритм Бернштейна-Вазирани, который демонстрирует квантовую суперпозицию и интерференцию. Хотя этот алгоритм является доказательством концепции, он подтверждает, что логические кубиты могут выполнять вычисления с лучшая, чем физическая, точность.
  • Коррекция потерь атомов: Система неоднократно обнаруживала исчезновение нейтральных атомов и корректировала потери без остановки вычислений-Впервые в квантовых вычислениях.
  • Подавление ошибок: Логические кубиты показали прирост производительности по сравнению с физическими кубитами, подтверждая, что коррекция ошибок работает так, как задумано.

Почему это важно:

  • Коммерческая жизнеспособность: Логические кубиты - основа отказоустойчивых квантовых вычислений. Эта демонстрация доказывает, что нейтральные атомы готовы к раннему коммерческому применению.
  • Партнерство Microsoft: Интеграция с Azure Quantum обеспечивает доступ к облаку, делая технологию Atom Computing доступной для исследователей и предприятий по всему миру.
  • Конкурентное позиционирование: На момент анонса это превосходило таких конкурентов, как Quantinuum (12 логических кубитов с Microsoft в сентябре 2024 года).

2.2 Система AC1000: 1 225 кубитов в коммерческой продаже (2025 год)

Система второго поколения Atom Computing, AC1000В 2025 году начнется коммерческое развертывание:

Технические характеристики AC1000 (поколение 2) Система первого поколения
Физические кубиты 1,225 (полностью подключено) ~100
Тип кубита Ядерный спин (Yb-171, Sr-87) Ядерный спин
Время когерентности Десятки секунд Десятки секунд
Наполнение массива >99% (почти идеально) ~95%
Измерение в середине цепи Да, с немедленной перезагрузкой Да
Логические кубиты Продемонстрирована 64-логично-кубитная архитектура; 50+ коммерческих предложений Н/Д
Доступ к облаку Microsoft Azure Quantum Ограниченный
Доступность на месте Да (развертывание в 2025 году) Нет

Ключевые инновации в AC1000:

  • Оптические полости: Оптические решетки с усиленным резонатором позволяют масштабировать загрузку атомов и манипулирование ими (Norcia et al., PRX Quantum 2024).
  • Высокоточные ворота: Двухкбитные затворы, использующие ридберговские состояния, достигают верности >99% (Muniz et al., arXiv 2024).
  • Исправление ошибок в реальном времени: Измерения в середине схемы с микросекундной задержкой позволяют динамически исправлять ошибки во время вычислений.

2.3 Выбор стадии B проекта DARPA QBI (ноябрь 2025 года)

В ноябре 2025 года, DARPA выбрало компанию Atom Computing для этапа B своей Инициатива квантового бенчмаркинга (QBI). Цель программы - определить, можно ли к 2033 году создать промышленно полезный квантовый компьютер - такой, чья вычислительная ценность превышает его стоимость.

Стадия B Подробнее:

  • Финансирование: До $15 млн. за год
  • Цель: Демонстрация квантовых операций в масштабах предприятия с помощью систем из нейтральных атомов
  • Соревнования: 11 компаний перешли в стадию B, включая IBM, Google, IonQ, Quantinuum, QuEra (также нейтрально-атомные).
  • Критерии оценки: Экономическая эффективность, масштабируемость, производительность для конкретного приложения (не только количество кубитов)
"Atom Computing продемонстрировала квантовые операции в масштабе всей страны и привлекла внимание DARPA. Программа QBI ускорит наш путь к отказоустойчивым системам". - Пресс-релиз Atom Computing, ноябрь 2025 г.

Почему DARPA выбрала атомарные вычисления:

  • Масштабируемость: 10-кратный рост числа кубитов за поколение не имеет аналогов среди конкурирующих платформ
  • Логический прогресс кубита: 24 запутанных логических кубита и выполнение алгоритма из 28 логических кубитов демонстрируют готовность к исправлению ошибок
  • Устойчивость: Системы на основе нейтральных атомов масштабируются без увеличения физических площадей и энергопотребления

2.4 Глобальные развертывания: Дания, здравоохранение, энергетика

Вычислительные системы Atom Computing используются по всему миру для исследовательских и коммерческих целей:

🔹 QuNorth: Партнерство с Данией (июль 2025)

  • Партнеры: EIFO (Европейский междисциплинарный форум) и Фонд Ново Нордиск
  • Система: "Самый мощный в мире квантовый компьютер" в стадии развертывания - AC1000 с 1 225+ кубитами
  • Расположение: Первая в Северном регионе квантовая система уровня 2 (устойчивость)
  • Приложения: Открытие лекарств, материаловедение, оптимизация здравоохранения

🔹 Университет Колорадо Аншутц: применение в здравоохранении

  • Фокус: Квантовые вычисления в здравоохранении - диагностика, персонализированная медицина, моделирование взаимодействия лекарств
  • Объявление о партнерстве: 2024
  • Цель: Изучение квантовых алгоритмов, способных обрабатывать сложные биологические наборы данных

🔹 NREL (Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии): Энергетическая сеть

  • Фокус: Квантовые компьютеры, взаимодействующие с оборудованием электросетей
  • Объявление: 2023 год (раннее партнерство)
  • Приложения: Оптимизация сети, интеграция возобновляемых источников энергии, реагирование на стихийные бедствия

💡 AI Prompt: Сравните нейтральные атомы и сверхпроводящие кубиты

Примета: "Создайте подробную сравнительную таблицу между квантовыми вычислениями на нейтральных атомах (например, Atom Computing) и сверхпроводящими квантовыми вычислениями (например, IBM Quantum), включающую: время когерентности, точность затвора, масштабируемость, возможность подключения, рабочую температуру, физическую площадь и готовность к исправлению ошибок. Включите плюсы и минусы каждого подхода".

⚔️ Часть 3: Атомарные вычисления против квантового поля

3.1 Нейтрально-атомарные конкуренты: QuEra, Pasqal, Infleqtion

Компания Atom Computing не одинока в области нейтральных атомов. Несколько конкурентов разрабатывают аналогичные технологии:

Компания Расположение Кубиты (2025) Ключевой дифференцирующий фактор
Atom Computing США (Беркли, Калифорния) 1,225 Кьюбиты с ядерным спином; партнерство с Microsoft; 24 логических кьюбита; DARPA QBI Stage B
QuEra Computing США (Бостон, штат Массачусетс) 256 (Aquila на Amazon Braket) Доступ к публичному облаку; аналоговое квантовое моделирование; Гарвардский спинаут; DARPA QBI Stage B
Паскаль Франция (Париж) 100-200 (различные системы) Европейский фокус; локальные развертывания; партнерство с Aramco (200-кубитная система в Дахране).
Infleqtion США (Боулдер, штат Калифорния) ~100 (сосредоточьтесь на зондировании) Квантовое зондирование и навигация; атомные часы; радиочастотные апертуры; двойная направленность (вычисления + зондирование)

Преимущества Atom Computing:

  • Лидерство в подсчете кубитов: 1 225 кубитов значительно превосходят QuEra (256) и Pasqal (200).
  • Логический прогресс кубита: 24 запутанных логических кубита - самый высокий показатель, продемонстрированный в системах с нейтральными атомами.
  • Партнерство Microsoft: Интеграция Azure Quantum обеспечивает доступ к облаку корпоративного уровня и виртуализацию кубитов
  • Кодирование ядерных спинов: Уникальный подход с превосходным временем когерентности по сравнению с кодированием в электронном состоянии

3.2 Сверхпроводящая дуополия: IBM и Google

Самой большой проблемой для Atom Computing являются не другие стартапы в области нейтральных атомов, а сверхпроводящая дуополия IBM и Google.

Метрика IBM Quantum Google Quantum AI Atom Computing
Физические кубиты (2025) 1 121 (Кондор) 105 (ива) 1,225 (AC1000)
Логические кубиты Цели "дорожной карты" на 2026 год Экспоненциальное подавление ошибок (решетки 3×3 - 7×7) 24 запутанные (запись)
Время когерентности 100-200 мкс 100-200 мкс Десятки секунд (100,000-200,000 мкс)
Возможность подключения Фиксированная сетка (ближайшие соседи) Фиксированная сетка (ближайшие соседи) Любо-дорого (оптический пинцет)
Задача масштабирования Холодильники для разбавления; сложность проводки Изготовление микросхем; перекрестные помехи Загрузка атомов; верность ридберговских ворот
Рабочая температура ~15 мК (милликельвин) ~15 мК ~1 мкК (микрокельвин, но инфраструктура комнатной температуры)
Потребление энергии Высокая (зависит от количества кубитов) Высокий Относительно постоянная (лазеры + вакуум)
Зрелость рынка Очень высокий (развернуто более 100 систем) Высокий (ограниченный внешний доступ) Умеренный (развернуто более 10 систем)

Анализ:

  • Atom Computing побеждает: Время когерентности, связность, энергоэффективность
  • IBM/Google Win: Зрелость рынка, экосистема (программное обеспечение, партнерские отношения), производственная инфраструктура
  • Дикая карта: Гонка логических кубитов: 24 запутанных логических кубита от Atom Computing (ноябрь 2024 г.) против демонстрации подавления ошибок от Google (декабрь 2025 г.). Оба подхода имеют право на существование, но масштабирование логических кубитов - важнейшее поле битвы в 2026-2027 годах.

📊 Экспертный консенсус, достигнутый осенью 2025 года

Согласно анализу Стэнли Ламана, проведенному в ноябре 2025 года:

"Самое значительное событие в quantum ai Прорывом осени 2025 года в области вычислительной техники стал не 1121-кубитный процессор от IBM или исправление ошибок от Google. Это была демонстрация Atom Computing и QuEra того, что Системы на нейтральных атомах могут масштабироваться быстрее и работать более устойчиво, чем сверхпроводящие подходы.”

3.3 Конкуренты по ловушкам ионов: IonQ, Quantinuum

Системы с захваченными ионами (IonQ, Quantinuum) предлагают третий подход с высочайшая точность затвора (99,9%+), но сталкиваются с проблемами масштабируемости:

  • IonQ: ~100 кубитов в системе Aria; продемонстрирована высокая точность, но ограниченное масштабирование
  • Квантинуум: ~56 кубитов (H2); 12 логических кубитов с Microsoft (сентябрь 2024 г.); сильный квантовый объем

Позиция компании Atom Computing:

  • Преимущество в масштабируемости: 1 225 кубитов против ~100 у ионов в ловушке
  • Компромисс между верностью и точностью: Ионы в ловушках имеют более высокую одно/двухквантовую верность ворот, но длинная когерентность Atom Computing компенсирует низкую верность за счет исправления ошибок
  • Логическая гонка кубитов: Atom Computing (24 логических) против Quantinuum (12 логических) - оба достигнуты благодаря партнерству с Microsoft
Компания обещает строить квантовые компьютеры в Колорадо - FOX31 Denver (1:00) - Производственный комплекс Atom Computing в Боулдере

🚀 Часть 4: Дорожная карта 2026-2030 и смелые прогнозы

4.1 Заявленная дорожная карта Atom Computing

Цели Atom Computing 10-кратное масштабирование кубитов за поколение:

Поколение Год Физические кубиты Логические кубиты (по оценкам) Основные вехи
Ген 1 2021-2023 ~100 Н/Д Доказательство концепции; измерение в середине цепи
Gen 2 (AC1000) 2024-2025 1,225 24 запутанных; 50+ коммерческих Партнерство с Microsoft; DARPA QBI Stage B; коммерческое развертывание
Ген 3 2026-2027 12,000-15,000 100-200 Масштабирование оптического резонатора; применение в коммунальном хозяйстве
Gen 4 2028-2029 100,000+ 1,000+ Отказоустойчивые квантовые вычисления; коммерческое квантовое преимущество
Ген 5 2030+ 1,000,000+ 10,000+ Крупномасштабные квантовые компьютеры с коррекцией ошибок; трансформационные применения

Ключевые допущения:

  • Масштабирование 10×: Благодаря технологии оптического резонатора и итерационным усовершенствованиям в загрузке/манипулировании атомами
  • Накладные расходы на исправление ошибок: Предполагается ~10-100 физических кубитов на логический кубит (зависит от кода коррекции ошибок и улучшений точности)
  • Поддержание согласованности: Кодирование ядерного спина сохраняет длительную когерентность при масштабировании систем

4.2 Смелые прогнозы для атомарных вычислений (2026-2030)

2026:

  • 100 логических кубитов: Предложение Azure Quantum расширяется до 100+ логических кубитов, что позволяет создавать ранние приложения в области химии и материаловедения.
  • Пилоты Fortune 500: 5-10 компаний из списка Fortune 500 (фармацевтика, энергетика, финансы) развертывают системы Atom Computing в локальной или облачной среде.
  • DARPA QBI Stage C: Atom Computing переходит в стадию C (финальная стадия) вместе с 3-5 другими компаниями, получая дополнительное финансирование в размере $50M+.

2027:

  • Запуск Gen 3: Коммерчески доступная система на 12 000 кубитов. По количеству кубитов Atom Computing превосходит IBM и Google.
  • Первая молекула с квантовым дизайном: Фармацевтическая компания объявляет о том, что лекарственный кандидат, созданный с помощью платформы Atom Computing, выходит на клинические испытания на 3-5 лет быстрее, чем при использовании классических методов.
  • IPO или крупное приобретение: Atom Computing выходит на биржу с оценкой $5-10B или приобретается Microsoft, Amazon или Intel.

2028:

  • 1 000 логических кубитов: Отказоустойчивые квантовые вычисления становятся жизнеспособными для оптимизации и моделирования рабочих нагрузок. Atom Computing занимает 20%+ рынка коммерческих квантовых вычислений.
  • Гибридная платформа Quantum-AI: Интеграция с графическими процессорами NVIDIA и Azure AI создает гибридную квантово-классическую платформу для корпоративных рабочих нагрузок AI.

2029-2030:

  • Квантовое преимущество в материаловедении: Системы Atom Computing решают задачи по открытию материалов (разработка батарей, сверхпроводников), которые не под силу классическим компьютерам.
  • 100 000+ Qubit Systems: Системы поколения 4 установлены в национальных лабораториях, крупных технологических компаниях и исследовательских институтах по всему миру.
  • Развертывание энергетических сетей: Партнерство с NREL привело к созданию квантово-оптимизированных систем управления сетями, развернутых в США и ЕС, что улучшило интеграцию возобновляемых источников энергии на 30%.

🔮 Контраварийное предсказание: Нейтрально-атомарное поглощение к 2028 году

Диссертация: К 2028 году системы на основе нейтральных атомов (Atom Computing, QuEra, Pasqal) будут превосходить сверхпроводящие системы (IBM, Google, Rigetti). развернутая логическая емкость кубита.

Обоснование:

  • Масштабируемость: Траектория масштабирования 10× против 2-3× для сверхпроводников
  • Устойчивость: Нейтральные атомы не требуют массивных холодильников для разбавления - их проще развернуть в локальной сети
  • Длинная когерентность: Уменьшение накладных расходов на исправление ошибок, что позволяет увеличить соотношение логических и физических кубитов
  • Поддержка Microsoft: В Azure Quantum приоритет отдан Atom Computing, что дает им преимущество в распространении на предприятиях

Риск: Сверхпроводящие платформы могут совершить прорыв в производстве или исправлении ошибок, что сохранит их лидерство. Но у нейтральных атомов есть импульс.

💡 AI Prompt: SWOT-анализ компании Atom Computing

Примета: "Проведите комплексный SWOT-анализ для компании Atom Computing на рынке квантовых вычислений. Рассмотрите: Сильные стороны (технология, партнерские отношения, команда), Слабые стороны (зрелость рынка, пробелы в экосистеме), Возможности (масштабирование дорожной карты, коммерческие приложения, слияния и поглощения) и Угрозы (конкуренция IBM/Google, проблемы с финансированием, технические риски). Включите практические рекомендации на 2026-2027 годы".

💼 Часть 5: Приложения и реальные примеры использования

5.1 Открытие лекарств и здравоохранение

Партнерство Университета Колорадо Аншутц:

  • Цель: Квантовые вычисления для персонализированной медицины, моделирования взаимодействия лекарств, геномики
  • Вызов: Классические компьютеры с трудом справляются с высокоразмерными биологическими массивами данных (сворачивание белков, взаимодействие лекарств с мишенями)
  • Преимущество вычислений Atom: Длинная когерентность позволяет использовать глубокие квантовые схемы для молекулярного моделирования; 1 225 кубитов позволяют создавать более крупные молекулярные системы

Фонд "Ново Нордиск" (Дания):

  • Фокус: Поиск лекарств от диабета, ожирения и хронических заболеваний
  • Система: AC1000 с 1 225 кубитами развернут на объекте QuNorth
  • Ожидаемое воздействие: Сокращение сроков разработки лекарств на 2-3 года; выявление новых терапевтических мишеней

5.2 Материаловедение и химия

Моделирование в квантовой химии:

  • Применение: Моделирование химических реакций на квантовом уровне - необходимо для проектирования батарей, разработки катализаторов, сверхпроводников
  • Классическое ограничение: Экспоненциальный рост сложности по мере увеличения размера молекул
  • Подход к вычислениям на атомах: Алгоритмы вариационного квантового анализатора (VQE) отображают молекулярные гамильтонианы на массивы кубитов

Пример: Литиево-воздушные аккумуляторы

  • Вызов: Классические симуляции не могут точно моделировать реакции восстановления кислорода в литий-воздушных батареях
  • Квантовое решение: Система Atom Computing может моделировать пути реакции, предсказывая оптимальные материалы для катализаторов
  • Воздействие: Создание батарей следующего поколения с плотностью энергии 10× по сравнению с литий-ионными

5.3 Оптимизация энергетических сетей

Партнерство NREL:

  • Фокус: Квантовые компьютеры, взаимодействующие с оборудованием электросетей
  • Вызов: Балансировка спроса и предложения по распределенным возобновляемым источникам энергии (солнце, ветер) требует решения сложных оптимизационных задач в режиме реального времени
  • Решение Atom Computing: Квантовый алгоритм приближенной оптимизации (QAOA) может находить близкие к оптимальным конфигурации сетки быстрее, чем классические методы

Пример использования: Реагирование на стихийные бедствия

  • Сценарий: Ураган выводит из строя линии электропередач; квантовая система быстро перенастраивает сеть, чтобы минимизировать перебои в работе
  • Классическое время: От часов до дней
  • Квантовое время: От минут до часов

5.4 Финансы и оптимизация

Оптимизация портфеля:

  • Проблема: Оптимизация распределения портфеля из тысяч активов со сложными ограничениями (допустимый риск, отраслевая принадлежность, ликвидность)
  • Квантовое преимущество: Квадратичное ускорение по сравнению с классической оптимизацией; исследование экспоненциально большего числа комбинаций портфелей.

Моделирование рисков:

  • Применение: Моделирование методом Монте-Карло для расчета стоимости риска (VaR)
  • Преимущество вычислений Atom: Квантовые алгоритмы Монте-Карло позволяют сократить количество сценариев с миллионов до тысяч при сохранении точности
Топ-15 новых прорывов в области квантовых вычислений - AI Uncovered (11:47) - включает в себя вычисления на атомах, нейтральные атомы и ориентиры на 2025 год

⚠️ Часть 6: Проблемы, риски и открытые вопросы

6.1 Технические проблемы

1. Потеря атомов (исчезновение атомов)

  • Проблема: Нейтральные атомы иногда вылетают из оптического пинцета во время вычислений
  • Текущее решение: Система виртуализации кубитов Microsoft обнаруживает потери и исправляет их без остановки вычислений
  • Оставшаяся задача: Уровень потерь должен снижаться по мере увеличения размера системы до 10 000+ кубитов

2. Верность ридберговских ворот

  • Статус: Двухкубитовые затворы, использующие ридберговское взаимодействие, достигают точности >99%, но ниже уровня захваченных ионов (99,9%+)
  • Воздействие: Для исправления ошибок требуется больше физических кубитов на один логический кубит
  • Путь вперед: Улучшенное управление лазером, лучшее формирование импульса, уменьшение перекрестных помех

3. Масштабирование оптического резонатора

  • Вызов: Поддержание равномерного светового поля для 10 000+ атомов в оптических полостях
  • Статус: Демонстрируется до 1 225 атомов; поколение 3 будет тестировать 10 000+ шкал
  • Риск: Неоднородности могут стать причиной разброса производительности от квита к квиту

6.2 Рыночные и конкурентные риски

1. Доминирование сверхпроводников

  • Риск: IBM и Google имеют развитые экосистемы (Qiskit, Cirq), обширные сообщества разработчиков и производственную инфраструктуру.
  • Смягчение последствий: Партнерство Microsoft обеспечивает экосистему Azure Quantum; фокус на дифференциации за счет длительной согласованности и масштабируемости

2. Проблемы финансирования в 2026 году

  • Контекст: Частное квантовое финансирование сокращается по мере увеличения сроков и угасания раннего ажиотажа
  • Преимущество вычислений Atom: Финансирование DARPA QBI ($15M этап B, потенциально $50M+ этап C) и партнерство с Microsoft снижают зависимость от венчурного финансирования
  • Путь вперед: IPO или стратегическое приобретение Microsoft/Amazon/Intel до наступления зимы финансирования

3. Пробел в готовности к применению

  • Вызов: Для большинства приложений требуется 1000+ логических кубитов, которые появятся не раньше 2028-2029 годов.
  • Стратегия на ближайшую перспективу: Сосредоточьтесь на ранних рынках (открытие лекарств, материаловедение), где ценность представляют 50-200 логических кубитов

6.3 Открытые вопросы

  • Может ли 10-кратное масштабирование продолжаться после Gen 3? Оптические резонаторы позволяют создавать устройства третьего поколения (12 000 кубитов), но для четвертого поколения (100 000+) могут потребоваться новые инновации.
  • Приобретет ли Microsoft компанию Atom Computing? Глубокое партнерство + интеграция с Azure + логический успех квита сделают приобретение логичным к 2026-2027 годам.
  • Могут ли нейтральные атомы соответствовать верности сверхпроводящих затворов? Текущий разрыв (99% против 99,5%+) сокращается, но остается сложной задачей.
  • Что произойдет, если финансирование DARPA QBI не будет продолжено? Стадия B рассчитана на один год ($15M). Финансирование этапа C не гарантировано; Atom Computing должна продемонстрировать экономическую эффективность.

🎯 Заключение: Путь Atom Computing к квантовому лидерству

Компания Atom Computing находится на переломном этапе гонки квантовых вычислений. С 1 225 кубитов, 24 запутанных логических кубита, и Партнерство с MicrosoftКомпания доказала, что системы на нейтральных атомах - это не просто академическая диковинка, а коммерчески жизнеспособная платформа, бросающая вызов дуополии сверхпроводников.

Основные выводы:

  • Дифференциация технологий: Ядерно-спиновые кубиты + оптический пинцет + оптические резонаторы обеспечивают 10-кратное масштабирование на поколение при минимальной площади основания/росте энергии.
  • Логическое лидерство в кубитах: 24 спутанных логических кубита (ноябрь 2024 года) и выполнение алгоритма на 28 логических кубитах демонстрируют готовность к исправлению ошибок.
  • Стратегическое позиционирование: Интеграция Microsoft Azure Quantum обеспечивает корпоративное распространение; финансирование DARPA QBI Stage B проверяет технологию; глобальное развертывание (Дания, Колорадо) доказывает коммерческую востребованность.
  • Дорожная карта доверия: 10-кратное масштабирование от поколения 1 (100 кубитов) до поколения 2 (1 225 кубитов) подтверждает правильность дорожной карты; поколение 3 (12 000 кубитов) намечено на 2026-2027 годы.
  • Рыночный момент: Системы на нейтральных атомах (Atom Computing + QuEra + Pasqal) в совокупности представляют собой серьезный вызов доминированию IBM и Google.

2026-2027 Катализаторы, за которыми нужно следить:

  1. 100 логических кубитов: Расширение предложения Azure Quantum приведет к запуску пилотных программ Fortune 500
  2. DARPA QBI Stage C: Отбор на финальной стадии (3-5 компаний) с критической проверкой финансирования $50M+
  3. Запуск Gen 3: Система на 12 000 кубитов - превзойдет ли Atom Computing количество кубитов IBM?
  4. Приобретение Microsoft? Глубокая интеграция + успех логического квита делают приобретение все более вероятным
  5. Первое лекарство с квантовым дизайном: Партнерство Novo Nordisk и Университета Колорадо позволило создать молекулу, находящуюся на клинической стадии развития

Окончательный вердикт: Atom Computing - это Самый надежный соперник доминирование сверхпроводящих квантовых вычислений. Хотя IBM и Google имеют преимущества в экосистеме, технология Atom Computing предлагает превосходную масштабируемость, согласованность и устойчивость. Период 2026-2030 годов определит, смогут ли нейтральные атомы воплотить эти преимущества в лидерство на рынке - или сверхпроводящие системы сохранят свое преимущество.

Квантовая революция ускоряется, и компания Atom Computing готова стать одним из главных игроков. Гонка за 10 000 с лишним логических кубитов и за преобразующими приложениями, которые они позволяют, продолжается.

💡 AI Prompt: Инвестиционная диссертация по вычислительной технике Atom

Примета: "Напишите 5-страничный инвестиционный тезис для Atom Computing, в котором будут описаны: технологический ров (нейтральные атомы против сверхпроводящих), рыночные возможности (TAM/SAM/SOM для квантовых вычислений 2026-2035 гг.), конкурентное позиционирование (против IBM, Google, IonQ), финансовые прогнозы (выручка, маржа, потребности в капитале), сценарии выхода (модель оценки IPO, кандидаты на стратегическое приобретение) и основные риски. Включите анализ сопоставимых компаний с IonQ, Rigetti и D-Wave".

📚 Источники и ссылки

  1. Atom Computing Whitepaper 2025: "Высокомасштабируемые квантовые вычисления с нейтральными атомами" -... Ссылка PDF
  2. Microsoft и Atom Computing: "Рекорд 24 запутанных логических кубитов" (ноябрь 2024 года) -... Блог о лазури
  3. TechCrunch: "Microsoft и Atom Computing запустят коммерческий квантовый компьютер в 2025 году" (ноябрь 2024 года) -... Ссылка
  4. Объявление DARPA QBI Stage B: "Atom Computing Selected for Quantum Benchmarking Initiative" (ноябрь 2025) -. Веб-сайт DARPA
  5. Норсиа и др., PRX Quantum 2024: "Итеративная сборка массивов атомов Yb-171 с оптическими решетками, усиленными резонаторами". Ссылка
  6. Reichardt et al., arXiv 2024: "Демонстрация логических вычислений с помощью квантового процессора на нейтральном атоме" -... arXiv
  7. Мунис и др., arXiv 2024: "Высокоточные универсальные затворы в ядерном спиновом кубите Yb-171 в основном состоянии". arXiv
  8. Фонд EIFO/Novo Nordisk: "QuNorth: Самый мощный в мире квантовый компьютер" (июль 2025 года) -... Ссылка
  9. Университет Колорадо Аншутц: "Формируется партнерство для изучения квантовых вычислений в здравоохранении" (2024) -. Ссылка
  10. NREL: "Квантовые компьютеры теперь могут взаимодействовать с оборудованием электросетей" (2023) -. Ссылка
  11. Стэнли Ламан Анализ: "Почему нейтральные системы Atom могут изменить дуополию IBM-Google" (ноябрь 2025) -. Ссылка
  12. Веб-сайт компании Atom Computing: Технологии, новости и ресурсы - atom-computing.com

Серия "Глубокое погружение в 21 компанию, занимающуюся квантовыми вычислениями

Статья #3: Атомарные вычисления | 1 225 кубитов | Лидерство нейтральных атомов

В настоящее время доступны: IBM Quantum | Google Quantum AI | Atom Computing

Скоро будет: IonQ, Rigetti, Xanadu, PsiQuantum, Quantinuum и еще 13

© 2025 Quantum Computing Deep Dive Series | Последнее обновление: Декабрь 2025 | Следующее обновление: Q1 2026

Поднимите свою торговлю на новый уровень

Погрузитесь в увлекательный мир квантовых AI с помощью нашего исчерпывающего руководства. Раскройте секреты квантовых вычислений и их революционное влияние на AI. Нажмите ниже, чтобы получить эксклюзивный PDF-файл, "Библию квантовых вычислений", прямо в ваш почтовый ящик. Отправляйтесь в путешествие на передний край технологий.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

ru_RURussian