В Японии заработал первый квантовый компьютер на нейтральных атомах

Shunkai рассчитан на работу при комнатной температуре, а отдельные атомы удерживаются и перемещаются с помощью лазерного света.
Takafumi Tomita

В Японии заработал Shunkai, первый в стране полнофункциональный квантовый компьютер на нейтральных атомах. Об этом сообщили Институт молекулярной науки Японии (IMS) и американская компания Infleqtion, поставившая квантовый процессор. На старте система использует около 50 кубитов, а в дальнейшем их число планируют увеличить примерно до 500.

Проект возглавляет химик Кэндзи Омори из IMS. Shunkai создан в рамках японской программы Quantum Moonshot, цель которой — разработать отказоустойчивый универсальный квантовый компьютер к 2050 году.

Вместо сверхпроводников — отдельные атомы

В основе Shunkai лежит так называемая нейтрально-атомная технология. В обычном компьютере информация хранится в битах, а в квантовом — в кубитах. В данном случае роль кубитов выполняют отдельные атомы, которыми управляют с помощью лазеров.

Такой подход позволяет размещать большое количество атомов в массиве и менять их расположение под конкретные вычисления. Еще одна особенность технологии заключается в том, что самим кубитам не требуется глубокое охлаждение, характерное для некоторых других типов квантовых компьютеров.

Квантовый процессор для Shunkai предоставила Infleqtion. По словам технического директора компании Пранав Гокхале, запуск системы переводит японский проект от исследований к полноценной вычислительной платформе.

«Наш квантовый процессор обеспечивает программируемость, масштабируемость и контроль точности, которые необходимы системам следующего поколения», — заявил Гокхале.

От 50 до 10 000 кубитов

Фото: Takafumi Tomita
Схема показывает, как абстрактная задача пользователя постепенно «спускается» через программные и управляющие слои до конкретных физических действий с отдельными атомами — и как результат этого эксперимента (свечение атомов) идет обратно наверх в виде ответа пользователю. Именно наличие всех этих слоев, работающих как единая система, авторы и называют «full-stack» (полностековым) квантовым компьютером.

Нынешние 50 кубитов — только первый этап. В рамках следующей фазы проекта, которая началась в апреле 2026 года, исследователи намерены улучшать стабильность и масштабируемость системы. В перспективе Shunkai должен вырасти примерно до 500 кубитов.

При этом японская команда ставит более амбициозную цель — создать нейтрально-атомный квантовый компьютер с 10 000 физических кубитов, способный работать с коррекцией ошибок.

Большое количество кубитов само по себе еще не делает компьютер отказоустойчивым. Квантовые состояния легко нарушаются из-за внешних воздействий и шумов, поэтому во время вычислений возникают ошибки. Для их обнаружения и исправления используют дополнительные физические кубиты, которые помогают защищать квантовую информацию.

«Запуск полнофункциональной квантовой системы — важный шаг на пути к отказоустойчивым вычислениям и сильное подтверждение возможностей архитектуры на нейтральных атомах», — отметил Гокхале.

В будущем Shunkai планируют открыть для внешних исследователей и компаний. Японская команда также хочет объединить его с существующим суперкомпьютерным центром IMS и создать гибридную систему, где квантовые процессоры будут работать вместе с графическими ускорителями.

«Я считаю чрезвычайно важным, что теперь мы разработали первый в Японии полнофункциональный квантовый компьютер на этой передовой платформе и начали его эксплуатацию», — сказал Кэндзи Омори.

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX