Неквантовать!

Вашингтон погнался за квантами Министерство торговли США за два дня синхронно закрыло сразу четыре сделки по финансированию квантовой отрасли — деньги, разговоры о которых пошли еще весной, разом превратились в юридически обязывающие соглашения. Минторг еще 21 мая подписал письма о намерениях (Letters of Intent) с девятью компаниями на общую сумму $2,013 млрд в рамках закона CHIPS and Science Act — того самого, который изначально задумывался для субсидирования производства полупроводников в США, а теперь расширился и на квантовые технологии как на критическую инфраструктуру национальной безопасности. Это не гранты в чистом виде: правительство получает неконтролирующую долю в капитале каждой компании в обмен на деньги. Letter of intent — это только намерение; для начала выделения денег нужно было пройти due diligence и подписать definitive agreement, что и сделало несколько компаний на этой неделе. Quantinuum 8 сентября закрыла соглашение на $100 млн — деньги пойдут на разработку ионных ловушек нового поколения и электроники, включая работу с GlobalFoundries по 300-миллиметровым пластинам и с Monarch Quantum по лазерам и оптике. Государство тут хочет поддержать переход к крупномасштабным отказоустойчивым ионным квантовым компьютерам и укрепить американскую цепочку поставок. PsiQuantum в тот же день получила $100 млн на ускорение производства полупроводниковых компонентов для фотонных квантовых компьютеров — в первую очередь на выпуск пластин из титаната бария и на однофотонные детекторы, работающие при повышенных температурах, на калифорнийских площадках компании. D-Wave Quantum также подтвердила 9 сентября доступ к $100 млн. Гендиректор компании Алан Барац объяснил решение о финансировании стремлением укрепить лидерство США в квантовых инновациях — деньги пойдут на масштабирование как annealing-, так и gate-model направлений, которые D-Wave развивает параллельно. Крупнейшую из четырёх сумм получит GlobalFoundries — до $375 млн на пять лет, привязанных к выполнению контрольных точек. Деньги предназначены для развития направления Quantum Technology Solutions — контрактного производства квантовых чипов для сторонних компаний, то есть GF выступает не игроком одной технологии, а фабрикой для всей отрасли. На стадии letter of intent остаются еще пять сделок из майского пакета: крупнейшая среди них — $1 млрд для IBM на создание отдельной фабрики сверхпроводниковых квантовых чипов Anderon в Олбани, а также соглашения с Rigetti, Atom Computing и Infleqtion (до $100 млн каждой) и австралийской Diraq ($38 млн) на масштабирование кремниевых процессоров. В России государство тоже пытается поддерживать отрасль, но доли в частных компаниях выкупать не собирается — еще в 2020 году государство доверило три дорожные карты по квантовым технологиям Росатому, РЖД и Ростеху. В июле вице-премьер Дмитрий Григоренко подписал новый пятилетний план, который ставит целью выйти к 2030 году на 350 кубит и расширить квантовые сети связи с 7 тысяч до 15 тысяч километров. На весь проект заложено 23,7 млрд рублей, из них 11,1 млрд — из федерального бюджета, остальное — обязательное софинансирование со стороны участников. Читайте «Неквантовать!» в Telegram и Максе!

Обратный квантовый скачок Компания NEC, стоявшая у истоков сверхпроводниковых квантовых вычислений, тихо свернула разработку собственного квантового процессора — решение было принято ещё в марте, но публично о нём стало известно только на этой неделе, когда историю раскопала Nikkei Asia. Путь до коммерческой отдачи оказался для NEC слишком длинным, чтобы тягаться по капиталоёмкости с IBM и Google, которые продолжают наращивать вложения в железо кратно быстрее. Вместо гейт-based архитектуры NEC сосредоточится на квантовом отжиге и «квантово-вдохновлённых» вычислениях на обычных серверах — там, где отдача понятнее и быстрее. Часть исследователей, по данным СМИ, уже перешла в Fujitsu, которая, наоборот, наращивает аппаратные амбиции. Именно NEC в 1999 году первой в мире продемонстрировала работающий сверхпроводниковый кубит — тот самый принцип, который сегодня лежит в основе архитектуры все тех же IBM, Google и Rigetti. Прорыв случился в лаборатории компании в Цукубе. Показательно, что все трое авторов прорывной статьи в Nature в итоге ушли из корпоративной лаборатории в академическую науку — задолго до того, как NEC смирилась с отставанием от американских лидеров. Прорыв 1999 года случился благодаря Цаю Чжаошэню, руководителю группы и одному из отцов-основателей всего направления и Ясунобу Накамуре, который указан первым автором знаковой статьи в Nature. Впоследствии он стал профессором Токийского университета и главой исследовательской группы в RIKEN. Третьим же автором был наш соотечественник Юрий Пашкин. Формально он числился в CREST (программе японского научного агентства JST), но фактически работал бок о бок с командой NEC. Пашкин — птенец советской физической школы, аффилированный с Физическим институтом им. Лебедева РАН, в начале 90-х прошёл через визитинг-позиции в Швеции, Германии и Финляндии, прежде чем осесть в лаборатории NEC в Цукубе. Позже, как и оба его соавтора, он покинул компанию — с 2011 года заведует кафедрой экспериментальной физики конденсированного состояния в Ланкастерском университете в Великобритании, где продолжает заниматься сверхпроводниковыми наносхемами и квантовой метрологией. И это показывает, что современная фронтирная наука, такая, как квантовые вычисления, дошла до таких пределов, где одной компании или даже одной стране — не справиться. Суверенная гонка в одиночку — будь то корпоративная или национальная — обречена на провал. Теперь для движения необходима кооперация лучших умов всего человечества, а закрытие границ и попытка обособиться — путь в никуда. Читайте «Неквантовать!» в Telegram и Максе!

Беспроводная квантовая связь Лаборатория Брукхейвен (Brookhaven National Laboratory) Минэнерго США и университет Стоуни-Брук запустили первую в стране постоянную беспроводную квантовую линию связи: 19 августа приёмник по имени «Маяк» зафиксировал прибытие запутанных фотонов, отправленных через 21 км открытой атмосферы с передатчика «Наблюдательная вышка». До сих пор квантовые сети строились только по оптоволокну. Разница как между проводной и беспроводной телефонной связью. Это первая «беспроводная» вставка в такую сеть квантовой связи: фотоны в ней летят прямо по воздуху, а не по стеклянной нитке на порядок тоньше человеческого волоса. Технология следующая. Источник рождает не одиночные фотоны, а запутанные пары: один измеряется сразу на месте, второй летит 21 км до приёмника, где тоже измеряется. Эффект квантовой запутанности фотонов дает идентичные результаты этих измерений, то есть идеальный случайный секретный ключ для шифрования, который невозможно перехватить. Дело в том, что любое измерение фотона между меняет его состояние, и следующее измерение дает уже другой результат. Но передать единичный фотон на такое расстояние — непростая инженерная задача. За 21 км световой «импульс» фотона (который, как известно является не только частицей, но и волной) из-за дифракции неизбежно расширяется (до 0,6 метра). Поэтому на приёме стоит телескоп с большим зеркалом, который «накрывает» это расширенное пятно, адаптивная оптика в реальном времени выправляет искажения от атмосферной турбулентности, а затем свет снова фокусируется в точку размером 5 микрон — чтобы попасть в оптоволокно. Есть еще одна проблема с паразитной засветкой — как «поймать» именно тот фотон, что нужно. От этого систему защищают куча фильтров: по цвету (узкая полоса длины волны), по направлению (телескоп смотрит только в свой конус), по времени (детектор «открыт» считанные наносекунды) и по совпадению с «напарником» запутанной пары — если сигналы с двух концов не совпали по времени, событие отбрасывается как шум. Именно эта многослойная фильтрация позволила повторить эксперимент не только ночью, но и днём. Беспроводной участок снимает главное ограничение оптоволоконных сетей — привязку к проложенному кабелю. Сигнал можно направить на движущийся объект, временный узел или спутник без прокладки кабеля, а значит, беспроводная линия — прямой мост к спутниковой квантовой связи и глобальному охвату, а не только в масштабе города или региона. Планы проекта уже расписаны: новая линия достраивает действующую 161-мильную оптоволоконную сеть с 8 узлами на Лонг-Айленде. На территории Йельского университета в Нью-Хейвене построен третий узел, и команда готовится протянуть беспроводную линию длиной 30 миль (48 км) через пролив Лонг-Айленд-Саунд, соединив Нью-Йорк и Коннектикут. Дальше — работа над устойчивостью к турбулентности и, в перспективе, спутниковые линии. Проект финансируют Управление науки Минэнерго США, Национальный научный фонд и нью-йоркская Empire State Development, которая вложила $300 млн в Stony Brook Quantum. Возврат на эти вложения регион рассчитывает получить не напрямую, а через привлечение талантов, инвестиций и будущих коммерческих игроков — банков, оборонных подрядчиков, дата-центров, — которые со временем станут потребителями ультразащищённой связи и распределённых квантовых вычислений поверх этой инфраструктуры. Конкуренция в мире серьёзная, и здесь США скорее догоняют. Китай уже почти десятилетие лидирует именно в квантовой связи: спутник «Мо-цзы» (Micius, 2016 год) и наземная магистраль Пекин-Шанхай образуют крупнейшую в мире действующую сеть — свыше 10 000 км, 145 узлов, 17 провинций и 80 городов; Пекин строит третий спутник и планирует глобальный квантовый сервис к 2027 году. В Европе действует программа EuroQCI с наземными сетями в Румынии и Словакии и спутником Eagle-1 ЕКА. Есть и коммерческие городские сети — например, проект BT и Toshiba в Лондоне. На этом фоне американский проект — это шаг именно в наверстывании отставания США в квантовой связи, где страна традиционно сильнее в вычислениях, чем в передаче данных. @anti_quantum