Ионы и нейтральные атомы
Урок 16 из 23 курса «Квантум: курс с нуля». Бесплатно, с анимациями и тестом.
Кубит, созданный природой
Второй большой подход: взять настоящий атом. У атома отрывают один электрон, он становится ионом с зарядом, и его можно держать электрическим полем в вакууме, как в невидимой колыбели. Два уровня энергии внутри иона — это 0 и 1, а гейты делают точными импульсами лазера. Главный козырь: все ионы одного элемента одинаковые от природы. У сверхпроводящих кубитов каждый немного разный из-за производства, у ионов брака не бывает.
Helios: рекорды точности
Лидер ионного подхода — компания Quantinuum. В ноябре 2025 года она запустила Helios: 98 ионов бария, и ионы можно перемещать, поэтому любой кубит может сцепиться с любым. Точность гейта на два кубита — 99,921%. На нём собрали 48 логических кубитов с коррекцией ошибок. А в октябре 2026 года компания сообщила о точности логической операции 99,9995%, в 10 раз лучше своего же рекорда. Следующие машины в планах: Sol в 2027 году и Apollo в 2029-м.
Нейтральные атомы: тысячи кубитов
Третий подход: обычные нейтральные атомы, например рубидия или цезия. Каждый держит сфокусированный лазерный луч, его называют оптическим пинцетом. Атомы расставляют в решётку, как пиксели на экране, и так легко набрать тысячи кубитов. В 2025 году Caltech собрал массив из 6100 атомов. Команда Гарварда, MIT и QuEra показала систему из 3000 с лишним кубитов, которая проработала больше двух часов подряд: потерянные атомы досыпали на ходу, до 300 000 в секунду.
Суперсила атомов: их можно двигать
Лазерные пинцеты можно передвигать, и атомы «подъезжают» к нужному соседу прямо во время вычисления. Для коррекции ошибок это огромный плюс: связи можно перестраивать под код. В марте 2026 года команда Caltech оценила, что алгоритму Шора на таких атомах может хватить всего 10–20 тысяч кубитов. Это расчёт, а не готовая машина, но индустрия отреагировала: в том же году Google завела собственную команду по нейтральным атомам, а Microsoft строит машину вместе с Atom Computing.
Кто в чём сильнее
Если упростить. Сверхпроводники — самые быстрые: гейты за наносекунды, но кубиты шумнее и связаны только с соседями. Ионы — самые точные и связаны «каждый с каждым», но гейты медленнее, и много ионов в одной ловушке не поместишь. Атомы — самые масштабируемые, их легко набрать тысячи и переставлять, но гейты тоже медленнее, и атомы иногда теряются. Ни один подход пока не победил, поэтому крупные игроки ставят сразу на несколько.
Проверь себя
- Чем ионные кубиты принципиально лучше сверхпроводящих?
Правильный ответ: Все ионы одинаковые, и связь у них «каждый с каждым». Природа делает ионы идентичными, а возможность двигать их даёт связи между любыми кубитами. Отсюда рекорды точности. - Почему возможность двигать атомы важна для коррекции ошибок?
Правильный ответ: Связи можно перестраивать под нужный код. Эффективные коды требуют связей не только с соседями. Подвижные атомы дают такую гибкость, поэтому оценки числа кубитов для Шора на них такие низкие. - Какой подход победит?
Правильный ответ: Пока неизвестно; у каждого свои сильные стороны. Скорость, точность и масштаб пока не собраны в одном подходе. Поэтому Google, Microsoft и другие ставят сразу на несколько.
← Сверхпроводники: Google и IBM Фотоны, Majorana и кремний →