Атомы-кубиты не требуют индивидуальной калибровки и могут перемещаться внутри процессора, меняя логику соединений программно
Достигнут мировой рекорд — 96 логических кубитов из 448 физических (соотношение около 4,7:1 против ~1000:1 у сверхпроводников)
Первая коммерческая поставка системы на нейтральных атомах с логическими кубитами запускается в Дании на рубеже 2026–2027 годов
Операции на атомах выполняются за 1–10 микросекунд, но время когерентности в секундах даёт запас для глубоких вычислений
Основное оборудование работает при комнатной температуре и укладывается в энергопотребление около 4 кВт — уровень обычной серверной стойки
Третья часть цикла о дорожных картах квантовых вычислений посвящена направлению, которое в 2025 и начале 2026 года показало, пожалуй, самый заметный технический прогресс: квантовым вычислениям на нейтральных атомах. Ранее в цикле разбирались сверхпроводящие кубиты (IBM и Google) и кубиты на ионных ловушках (IonQ и Quantinuum), а также квантовая фотоника — подход с непрерывной переменной от Xanadu и кремниево-фотонная архитектура PsiQuantum.
Это разбор технологий и дорожных карт, а не глубокое погружение в физику. Задача — дать достаточно контекста, чтобы понять, почему нейтральные атомы за два года превратились из лабораторной экзотики в направление, за которым следят и научное сообщество, и крупные игроки индустрии. Далее — что разрабатывают и что обещают три ключевые компании: QuEra, Atom Computing и Pasqal.
Источник изображения — tomshardware.com
Оптические пинцеты и ридберговские состояния: как это вообще работает
Сверхпроводящие кубиты строятся из инженерных джозефсоновских переходов на чипе, ионные ловушки удерживают заряженные атомы электромагнитными полями в вакууме. Нейтральные атомы используют третий путь — сфокусированные лазерные лучи, так называемые оптические пинцеты, которые захватывают отдельные незаряженные атомы и выстраивают их в точно контролируемые пространственные конфигурации.
Каждый захваченный атом работает как кубит: информация кодируется во внутренних электронных состояниях, а операции между кубитами выполняются кратковременным возбуждением атомов в ридберговские состояния — высокоэнергетические орбитали, где электрон удалён от ядра настолько, что возникает дальнодействующее взаимодействие с соседями. Включение и выключение ридберговского возбуждения и есть квантовый аналог логического вентиля: лазер включён — атомы взаимодействуют; лазер выключен — возвращаются в изолированное, спокойное и стабильное состояние.
Комнатная температура вместо рефрижератора растворения
Во время работы атомы охлаждаются лазером до микрокельвинов. Но, в отличие от сверхпроводящих систем, где до 10–20 милликельвин приходится охлаждать весь чип и значительную часть окружающей обвязки, здесь оборудование вокруг работает при комнатной температуре. Инфраструктура охлаждения ограничивается вакуумной камерой и оптикой, а не заполняющим лабораторию криостатом.
Основное квантовое оборудование — вакуумная ячейка размером с настольный научный эксперимент: небольшая стеклянная камера с массивом атомов, окружённая оптическими пинцетами. Pasqal указывает общее энергопотребление системы примерно в 4 киловатта — показатель, который комфортно укладывается в стандартное размещение серверной стойки. Для сравнения: криогенная обвязка сверхпроводящего процессора требует отдельного помещения и на порядки больших затрат на охлаждение.
Источник изображения — tomshardware.com
Простота, впрочем, обманчива. Системам на нейтральных атомах нужны чрезвычайно стабильные лазерные источники на нескольких длинах волн, точные пространственные модуляторы света или акустооптические дефлекторы для управления отдельными лучами пинцета, камеры высокого разрешения для считывания атомов и управляющая электроника, достаточно быстрая для обратной связи в реальном времени прямо по ходу вычисления. Лазерный стек современной системы — отдельная инженерная дисциплина: не криогеника, но по требованиям к квалификации команды не менее суровая.
Рубидий против стронция: почему все выбирают по-разному
Большинство компаний направления — QuEra, Pasqal и Infleqtion (четвёртый игрок, который здесь не разбирается) — используют в качестве атома-кубита рубидий-87. Это хорошо изученный маршрут: требования к лазерному охлаждению понятны, нужные длины волн есть в зрелых коммерческих линейках, а десятилетия исследований в атомной физике создали вокруг рубидия глубокую экосистему методов и инструментов.
Кубиты кодируются в сверхтонких состояниях рубидия — двух энергетических уровнях основного состояния, разделённых микроволновым переходом на 6,8 ГГц. Это те же переходы, что используются в атомных часах, отсюда и необычайная стабильность с временем когерентности в диапазоне секунд.
Atom Computing выбрала более сложный путь — атомы стронция. Их квантовые переходы слабее связаны с флуктуациями внешнего магнитного поля, чем электронные сверхтонкие состояния рубидия, а магнитный шум — один из главных факторов, разрушающих когерентность. Плата за это преимущество ощутима: щелочноземельные атомы требуют более сложных многоволновых лазерных систем, включая ультрафиолетовые источники, а методы изоляции нужных квантовых переходов технически заметно тяжелее. На стронциевых платформах демонстрировались времена когерентности до десятков секунд против секундной когерентности рубидия — весомый запас для глубоких схем.
Почему на этот путь пошла только Atom Computing? Во многом дело в опыте команды: основатель и генеральный директор Бен Блум пришёл из сообщества NIST и JILA, занимающегося оптическими атомными часами, где стронций — привычный рабочий инструмент. Научная база у команды уже была. Для остальных рубидий остаётся более быстрым и дешёвым выбором: выигрыш в когерентности не оправдывает дополнительной сложности лазерной системы, если соответствующей экспертизы нет. Это иллюстрация общей закономерности в отрасли: оптимальной технологии кубитов не существует в отрыве от команды — она зависит от того, что вы умеете строить и обслуживать.
Для читателя из СНГ уместен ещё один ориентир. Нейтральные атомы развивают и в России: в декабре 2024 года физический факультет МГУ совместно с Российским квантовым центром представил первый отечественный прототип 50-кубитного вычислителя на одиночных нейтральных атомах рубидия — с той же схемой из магнитооптической ловушки и массива оптических пинцетов. Отдельное направление ведут ФИАН и РКЦ: они исследуют кубиты на атомах тулия и в опубликованной в PRX Quantum работе сообщили об удержании стабильного квантового состояния до 55 секунд — один из лучших мировых показателей по времени когерентности.
Два преимущества, которые трудно скопировать
Первое — атомная идентичность. Каждый атом рубидия-87 по законам физики идентичен любому другому атому рубидия-87. Сверхпроводящие кубиты — это изготовленные устройства с индивидуальными дефектами производства, каждое требует собственной калибровки ради стабильной работы. Нейтральным атомам такая процедура не нужна: однородность здесь гарантия физики, а не инженерное достижение. При масштабировании на тысячи кубитов разница из академической превращается в эксплуатационную.
Второе — реконфигурируемость. В сверхпроводящих чипах связность кубитов определяется физическими соединениями на этапе производства и после выпуска не меняется. Массив нейтральных атомов можно динамически перестраивать прямо в процессе вычисления: атомы физически перемещаются из одной области в другую, сближаются для выполнения вентильной операции и возвращаются в изолированное хранилище. Связность процессора задаётся программно, а не аппаратно — любой кубит может провзаимодействовать с любым другим. Это прямой ответ на ограничение сверхпроводящих архитектур, где маршрутизация вентиля между несмежными кубитами требует прохода через промежуточные, и каждый шаг добавляет вероятность ошибки. Здесь же кубит сам приходит к операции.
Источник изображения — tomshardware.com
Зонированная архитектура: хранение, запутывание, считывание
Реконфигурируемость реализуется через так называемую зонированную архитектуру, которая делит массив атомов на три функционально различные области:
- Зоны хранения удерживают атомы, не задействованные в операциях. Поскольку нейтральные атомы не взаимодействуют друг с другом, пока их специально не сблизили, хранящиеся атомы остаются изолированными.
- Зоны запутывания — области, куда выбранные атомы перемещаются вплотную друг к другу, где включается ридберговское возбуждение и выполняются двухкубитные вентили. Несколько операций запутывания могут идти одновременно в разных частях массива, если они не мешают друг другу пространственно, — это аналог параллельного исполнения на разных дорожках.
- Зоны считывания — изолированные области, где вспомогательные кубиты (основа коррекции ошибок) измеряются оптической флуоресценцией, не задевая атомы в зонах хранения и запутывания.
Такое пространственное разделение делает возможными измерения в середине схемы: одну область массива подсвечивают, пока остальная часть вычисления продолжается без помех. Измерение повторяется многократно по ходу расчёта и компенсирует ошибки в реальном времени, помогая удержать то самое квантовое состояние, ради которого всё и затевалось. Архитектурно это нетривиальное достижение — и именно оно вывело нейтральные атомы в лидеры по числу логических кубитов.
Потеря атома: ошибка, о которой известно, где она произошла
Главная специфическая проблема направления — потеря атомов. Атом удерживается в пинцетной ловушке сфокусированным лучом. Если в вакуум залетает случайная молекула газа и сталкивается с захваченным атомом (или если тепловые флуктуации оказываются достаточно велики), атом может набрать столько кинетической энергии, что просто улетит в камеру. Он исчезает вместе с закодированным в нём квантовым состоянием.
Это называется ошибкой стирания. И хотя потеря целого атома звучит катастрофично, справляться с ней проще, чем с большинством других квантовых ошибок: точно известно, где именно она произошла. Система обнаружения непрерывно снимает изображение массива, поэтому отсутствие атома в конкретной позиции фиксируется немедленно. Знать местоположение ошибки — примерно как знать, какая именно ячейка памяти вышла из строя, вместо того чтобы обнаружить, что чуть неверное значение где-то в середине вычислительной цепи выбросило весь результат в окно.
Когда это случается, свежий атом подгружается из резервуара — магнитооптической ловушки, которая непрерывно захватывает и охлаждает фоновые атомы рядом с основным массивом. Новый атом, разумеется, не помнит квантового состояния предшественника и приходит чистым листом (в своём электронном основном состоянии). Логическое вычисление спасает код коррекции ошибок: распределяя информацию одного логического кубита по множеству физических, он выдерживает известную потерю одного из них и восстанавливает состояние по оставшимся. QuEra уже демонстрировала непрерывную работу массива из 3000 атомов в течение двух часов — как раз за счёт постоянного восполнения потерь.
ASIC против FPGA — и цена гибкости
Классическая аналогия здесь — ASIC и FPGA. Фиксированная разводка сверхпроводящего чипа подобна специализированной микросхеме: высокая производительность в задачах, под которые она спроектирована, но возможности определены на этапе производства. Программно-определяемая связность массива нейтральных атомов ближе к программируемой вентильной матрице — медленнее на отдельную операцию, зато перестраивается под любую задачу, включая те, которые архитектура ASIC эффективно исполнять просто не умеет.
Если классические процессоры частично измеряются тактовой частотой, то квантовый аналог вычислительной способности держится на двух показателях: времени когерентности (окно, в котором вообще можно считать; у нейтральных атомов это секунды) и скорости вентилей. По этой связке нейтральные атомы располагаются между ионными ловушками (секунды–минуты когерентности) и сверхпроводящими кубитами (сотни микросекунд).
Два открытых инженерных вопроса уравновешивают перечисленные плюсы. Ридберговские вентильные операции выполняются примерно за одну–десять микросекунд — медленнее сверхпроводящих вентилей (десятки наносекунд) и сопоставимо с ионными ловушками. Для очень глубоких схем, требующих миллионов операций, это принципиально. И хотя потеря атомов теперь управляема за счёт восполнения, точность повторной интеграции нового кубита в продолжающееся вычисление с коррекцией ошибок остаётся зоной активных улучшений.
Источник изображения — tomshardware.com
QuEra: научный лидер и рекорд по логическим кубитам
QuEra выделилась из Гарварда и MIT в 2021 году на фундаменте исследований группы профессора Михаила Лукина и Гарвард-MIT Центра ультрахолодных атомов. Компания привлекла в сумме более 507 миллионов долларов, включая раунд на 230 миллионов при поддержке Google Quantum AI, SoftBank Vision Fund и NVIDIA NVentures, и работает в Бостоне, Токио и Великобритании.
Первая коммерческая система, Aquila — аналоговый процессор на 256 кубитов, — запущена на Amazon Braket в 2022 году и остаётся самой востребованной системой на нейтральных атомах по количеству часов внешних пользователей. В 2023 году коллаборация Гарвард — MIT — QuEra — NIST опубликовала в Nature демонстрацию 48 логических кубитов из 280 физических; статья до сих пор остаётся самой цитируемой в направлении. В январе 2026 года вышло продолжение: 96 логических кубитов из 448 физических атомов с использованием высокоскоростного кода [[16,6,4]] и подавлением ошибок ниже порога. Это действующий подтверждённый мировой рекорд, вдвое перекрывающий предыдущий результат, и самая наглядная на сегодня демонстрация зонированной архитектуры в работе.
Технология уже выходит за пределы лаборатории: в японском институте AIST развёрнута система QuEra, которая эксплуатируется с 37 рабочими логическими кубитами — одна из первых поставок оборудования с логическими кубитами за пределы Северной Америки.
В июне 2026 года QuEra и AWS объявили о расширенном партнёрстве и выводе системы Libra — первой именной отказоустойчивой машины компании — на Amazon Braket в 2028 году. Libra нацелена на 256 исправленных логических кубитов в «мегакуопном масштабе», то есть на миллион надёжных логических операций при частоте логических ошибок 10⁻⁶. Следующее поколение — условный «гигакуопный масштаб», миллиард надёжных логических операций — описывается как порог первых коммерческих применений, что подразумевает пост-2028 систему, уже находящуюся в архитектурном планировании.
Отдельного внимания заслуживает поведение Google: корпорация одновременно вложилась в раунд QuEra на 230 миллионов и запустила собственную программу по нейтральным атомам в Боулдере (штат Колорадо) в начале 2026 года, при том что её производственной системой остаётся сверхпроводящий чип Willow. Параллельная ставка не означает большей веры в одну технологию против другой, но кое-что о статусе направления говорит.
Источник изображения — tomshardware.com
Atom Computing: стронций, Microsoft и первая продажа логических кубитов
Atom Computing основана в 2018 году в Беркли (Калифорния) Беном Блумом и привлекла суммарно более 300 миллионов долларов, включая 100 миллионов в раунде Series C и письмо о намерениях ещё на 100 миллионов от Министерства торговли США, привязанное к выполнению этапов разработки, — оба события относятся к июню 2026 года.
Коммерческая стратегия компании завязана на стратегическом партнёрстве с Microsoft: платформа Azure Quantum предоставляет программный стек коррекции ошибок, который стоит между железом Atom Computing и прикладным уровнем. Отдача от такого совместного проектирования видна по результатам. В октябре 2023 года компания установила мировой рекорд массивом на 1 225 позиций и 1 180 кубитов — первая вентильная квантовая платформа любой модальности, перешагнувшая тысячу кубитов. В ноябре 2024 года совместная с Microsoft демонстрация дала 24 запутанных логических кубита при точности двухкубитного вентиля 99,6% и 28 логических кубитов, исполняющих эталонный алгоритм с коррекцией ошибок в реальном времени.
Коммерчески наиболее значимая разработка — Magne. Систему устанавливают в QuNorth, скандинавской квантовой инициативе с бюджетом 80 миллионов евро, которую в равных долях финансируют датский фонд EIFO и Фонд Novo Nordisk. Машина размещается в Копенгагене, на 100% принадлежит датской стороне, а выход на рабочий режим намечен на рубеж 2026–2027 годов. Magne нацелена примерно на 50 логических кубитов из 1 225 физических и позиционируется как первый в мире коммерческий квантовый компьютер, поставляемый с логическими кубитами в качестве основной спецификации: продаётся не заголовочное число физических кубитов, а исправленные логические. Этот сдвиг — от физического к логическому — сам по себе важный сигнал о том, куда движется индустрия.
Формальной публичной дорожной карты Atom Computing не публиковала. Из доступных заявлений и технического документа 2025 года следует, что компания рассчитывает примерно на десятикратный рост числа кубитов в каждом поколении, что выводит системы следующего поколения к 2028 году на уровень около 10 000 физических и 100+ логических кубитов. Соглашение июня 2026 года с британской Nu Quantum должно проработать фотонную связь между отдельными модулями атомных массивов — подход к межсоединениям, позволяющий выйти за пределы ограничений одного массива. Ориентиры задаёт собственная шкала Microsoft: 50 логических кубитов — «общее преимущество в моделировании», 100 — «научное преимущество для классически неразрешимых задач», 1 000 — «промышленное преимущество в катализе и химии».
Источник изображения — tomshardware.com
Pasqal: аналоговые процессоры внутри суперкомпьютерных центров
Pasqal основана в 2019 году в Париже, выйдя из Института оптики, и в числе её сооснователей — профессор Ален Аспе, лауреат Нобелевской премии по физике 2022 года за фундаментальные работы по квантовой запутанности. Компания привлекла более 300 миллионов долларов, насчитывает свыше 275 сотрудников и обслуживает более 25 клиентов. Сделка по слиянию со SPAC Bleichroeder Acquisition Corp. II, подписанная в марте 2026 года при оценке около 2 миллиардов долларов до слияния, выведет Pasqal на биржу; в мае 2026 года компания подала в SEC регистрационную форму F-4 для листинга на Nasdaq.
Если QuEra — научный лидер, а отличительная черта Atom Computing — модель совместной разработки с Microsoft, то дифференциатор Pasqal лежит в коммерческой и инфраструктурной плоскости: компания ставит процессоры на нейтральных атомах прямо внутрь суперкомпьютерных центров в качестве сопроцессоров. Системы работают в GENCI во Франции, Forschungszentrum Jülich в Германии и CINECA в Италии. Выручка за 2025 год достигла 16,5 млн евро по коммерческим заказам; среди клиентов — Crédit Agricole CIB (оптимизация портфеля и ценообразование производных инструментов), Thales (планирование спутниковых группировок), EDF (оптимизация энергосистем) и CMA-CGM (маршрутизация морской логистики). В начале 2026 года компания заявила о продемонстрированном квантовом преимуществе над классическими методами при моделировании магнитных материалов — результат ожидает рецензируемой публикации.
Pasqal поддерживает одну из самых прозрачных публичных дорожных карт в отрасли. Поколения оборудования идут от Vela (2026–2027, 200–256+ кубитов, первая заявка на квантовое преимущество) через Centaurus (2028, движение к 10 000 физических кубитов и ранняя отказоустойчивость) к Lyra (2029, 100 высокоточных логических кубитов), с целью в 200+ логических кубитов к 2030 году. По логическим кубитам заявленная траектория выглядит так: 2 в 2025 году, 20 к 2027-му, 100 к 2029-му, 200 к 2030-му. Компания также приобрела канадскую Aeponyx, разработчика фотонных интегральных схем, чтобы заменить объёмную лазерную оптику компонентами масштаба чипа — это решает сразу и задачу точности управления, и задачу серийного производства систем управления.
Принципиальное отличие Pasqal от Atom Computing и QuEra в том, что развёрнутые сегодня системы — не цифровая вентильная, а аналоговая архитектура. Вместо последовательности дискретных операций над кубитами массив атомов эволюционирует как единая непрерывная квантовая система: физика программируется напрямую, без перевода задачи в инструкции схемы. Если аналогия ASIC и FPGA касалась конфигурируемости, то здесь её более глубокий вариант: Pasqal продаёт квантовый эквивалент специализированного ускорителя под конкретные классы задач — моделирование материалов и комбинаторную оптимизацию, — а не универсальный квантовый процессор. Это объясняет и коммерческую востребованность (аналоговые квантовые системы сильны именно там, где предприятия уже платят за решения), и логику дорожной карты: Vela — этап, на котором компания начинает переход к полноценной цифровой вентильной работе.
Главная метрика гонки: сколько физических кубитов на один логический
Сырое количество физических кубитов годами задавало тон заголовкам. Но показатель, который всё сильнее определяет гонку за отказоустойчивость, — это отношение числа физических кубитов, необходимых для получения одного логического, то есть надёжно исправленной вычислительной единицы, из которых уже собираются реальные задачи.
Отношение зависит от двух вещей: частоты физических ошибок отдельных вентилей и связности оборудования, которая определяет, какие коды коррекции вообще можно эффективно реализовать. Расклад по направлениям выглядит так:
- Сверхпроводящие кубиты — порядка 1000:1 физических к логическим.
- Ионные ловушки Quantinuum — около 2:1, лучшая на сегодня эффективность кодирования (48 логических из 98 физических).
- Фотонные подходы — от 100:1 и выше, поскольку потери фотонов тянут соотношение вверх; конкретная цифра зависит от того, на каком уровне иерархии «фотон — кубит» начинать счёт.
- Нейтральные атомы (QuEra) — примерно 4,7:1, а в апрельской демонстрации 2026 года на кодах qLDPC компания показала и 2:1.
Цифры сравнивать сложно — разные коды, разные условия, разная методика подсчёта. Но как приближение текущего состояния технологий картина рабочая, а улучшения в алгоритмах коррекции ошибок эти соотношения ещё не раз перекроят.
Что дальше
Направление нейтральных атомов продвигалось с необычной скоростью. За четыре года модальность прошла путь от исследовательской системы на 256 физических кубитов в облаке AWS в 2022 году до мирового рекорда в 96 подтверждённых логических кубитов в начале 2026-го, первой коммерческой продажи логических кубитов, устанавливаемой в Копенгагене, и анонсированной на 2028 год облачной отказоустойчивой системы на 256 логических кубитов. Двумя годами ранее такого темпа широко не ожидали.
Точка схождения та же, что и в предыдущих частях цикла: отказоустойчивые системы с коррекцией ошибок в период с конца 2020-х до начала 2030-х как горизонт для машин, которые действительно обойдут классические в коммерчески значимых задачах. Отличие пути нейтральных атомов — сочетание программно-определяемой связности, позволяющей реализовать эффективные коды коррекции, времени когерентности в секундах и оборудования, которое впервые из трёх рассмотренных модальностей начинает выглядеть как нечто разворачиваемое в обычном центре обработки данных, а не требующее построенного вокруг него специализированного объекта.
Quantum Benchmarking Initiative от DARPA — повторяющийся внешний фильтр проверки в этом цикле — отобрала QuEra для этапов A и B, а Atom Computing — для этапа B. Это ставит нейтральные атомы в ту же проверенную категорию, что IBM, IonQ и Quantinuum из первой части и Xanadu из второй. Станут ли нейтральные атомы итоговым лидером или реальный ответ окажется в многомодальной квантовой системе, покажут ближайшие несколько лет.
