Слово «Квантовый » определяется как «сумма », с латинским корнем, означающим «насколько .” В физике квант — это наименьшая дискретная единица любого физического свойства. Форма прилагательного, как в «Квантовый скачок », описывает внезапное, значимое и фундаментальное изменение. Это также идеальное прилагательное для создания следующей потенциальной технологической инновации — квантовых вычислений.

Квантовые вычисления провозглашаются как следующая технология, которая революционизирует вычислительные технологии, следуя по стопам ИИ. Ниже приведены заголовки, хотя и запутанные для неспециалистов по кванту, весьма впечатляют:

• Google представляет «ошеломляющий» чип Willow, решающий задачу на 10 септильонных лет за считанные минуты
• Первый в мире процессор на 10 000 кубитов достигает 100-кратного скачка по количеству кубитов
• Суперкомпьютер JUPITER побил мировой рекорд с 50-кубитным квантовым моделированием
• Физики из Caltech создают массивную нейтральную атомную массив на 6 100 кубитов
• Фотон был телепортирован на расстояние 270 метров в ошеломляющем квантовом прорыве

Но многообещающие заголовки, насыщенные отраслевым жаргоном, имеют давнюю историю того, что они опережают реальность. Соответственно, давайте лучше поймём, что такое квантовые вычисления, почему они важны и оправдана ли эта ажиотаж и стоит ли в него инвестировать.

Классические вычисления и закон Мура

Чтобы понять квантовые вычисления, сначала нужно понять, что такое биты.

Каждый классический компьютер — от вашего смартфона и ноутбука на столе до El Capitan, самого мощного суперкомпьютера в мире — работает с помощью битов.

Бит — это фундаментальная единица информации: это либо 0, либо 1. Каждое письмо, которое вы отправляете, видео и игра, в которую вы играете, — это результат миллиардов переключений 0 и 1. За последние 50+ лет инновации постоянно оптимизировали производительность этих бинарных операций. Однако продолжать этот путь становится всё труднее.

Закон Мура описывает инновации в вычислительной технике, тогда как пределы закона лучше всего описывают проблему. Закон Мура гласит:

Количество транзисторов на микрочипе удваивается примерно каждые два года, а стоимость компьютеров сокращается вдвое.

Как показывает график ниже, закон Мура привёл к экспоненциальному росту вычислительной мощности при всё более низких затратах. Обратите внимание, что ось y находится на логарифмичной шкале, где каждый тик означает 100-кратное увеличение вычислительной мощности на доллар.

Проблема закона Мура в том, что он ограничен физическими барьерами. В частности, способность производителей чипов постоянно уменьшать транзисторы. Хотя было внесено множество инноваций, продлевающих срок службы закона Мура, ограничения, диктуемые физикой, становятся всё труднее и дороже преодолеть.

Квантовые биты

Квантовые вычисления принципиально отличаются от бинарных бит, используемых классическими компьютерами. Вместо битов используется квантовые биты, или кубиты.

В отличие от битов, которые существуют только как 0 или 1, кубит может быть 0 и 1, но также может существовать в трёх дополнительных свойствах, следующих как следующие:

• Суперпозиция: Кубит может существовать одновременно как 0 и 1, что позволяет квантовому компьютеру исследовать несколько решений одновременно.
• Запутанность: Два кубита могут быть связаны так, что состояние одного мгновенно определяет состояние другого, независимо от расстояния между ними.
• Помехи: Квантовые алгоритмы используют волноподобное поведение для усиления правильных ответов и нейтрализации неправильных, направляя вычисления к правильному результату.

Сбивает с толку? Абсолютно, но главный вывод относительно прост. Квантовые вычисления не обрабатывают информацию последовательно. Вместо этого она одновременно исследует множество возможных решений.

Чтобы лучше оценить разницу, давайте рассмотрим задачу решения лабиринта. Классический компьютер пробует один путь, а если не удаётся — второй, третий, четвёртый и так далее, пока не наткнётся на правильный. Квантовый компьютер одновременно исследует все возможные пути, тем самым находя правильный путь гораздо быстрее.

Для некоторых приложений, таких как криптография, открытие лекарств, моделирование материалов и финансовая оптимизация, где количество потенциальных «путей» астрономическое, квантовые вычисления могут значительно сократить время вычислений. Например, рассмотрим оглушениеЦитата ниже, предоставлена New York Times:

Волнение против реальности

Теперь нам нужно унять волнение и объяснить, почему терпение необходимо.

Традиционные биты, 0 и 1, надёжны. Например, они работают эффективно независимо от температуры комнаты или вибраций, как Wi-Fi.

Напротив, кубиты хрупки и нуждаются в изоляции от внешнего мира. Любой контакт с окружающей средой, даже такой тонкий, как небольшое изменение температуры или вибрация, заставляет её вести себя как классический бит и терять квантовые характеристики.

Соответственно, квантовые процессоры охлаждаются до температур, близких к абсолютному нулю, примерно -460 градусов по Фаренгейту. Для контекста: это примерно на 100 градусов по Фаренгейту ниже обычного температурного диапазона Плутона.

Для преодоления этих препятствий их размещают в сложных холодильниках с разбавкой и защищённые от помех. Даже при таких дорогих контролируемых условиях кубиты могут допускать ошибки с частотой, недопустимой в классических вычислениях.

Квантовая надёжность

Квантовая индустрия измеряет прогресс к надёжности с помощью соотношения логических кубитов к необработанных физическим кубитам. Логический кубит — это тот, который был исправлен на ошибки для надёжного поведения, в отличие от чистого физического кубита, который склонен к ошибкам. В настоящее время для получения одного надёжного логического кубита требуется от 1 000 до 10 000 физических кубитов. Для сравнения, полезные квантовые вычисления требуют тысяч логических кубитов. Таким образом, общее физическое количество кубитов должно составлять десятки миллионов.

Увеличение числа логических кубитов — это огромная задача, которую инженеры стремятся преодолеть. Соответственно, многие исследователи считают, что отказоустойчивые машины, способные решать реальные проблемы, ещё далеко от появления.

Сложность создания кубитов заключается в двух конкурирующих требованиях. Их нужно изолировать от окружающей среды для поддержания наложения и запутанности. Но в то же время достаточно практичным, чтобы строить, контролировать и масштабировать до миллионов, необходимых для полезного компьютера.

Никто не придумал лучший способ построить кубит; Соответственно, учёные находятся на разных стадиях разработки различных типов кубитов.

График ниже, предоставленный Алиро, суммирует три подхода.

Ответ может быть в том, что гибридный подход или что-то, что ещё не разрабатывается, преодолевает эти трудности.

Инвестиции в квантовые технологии

Несмотря на потенциально долгие сроки и технологические препятствия, отрасль добивается значительного прогресса. Соответственно, инвестиционные возможности постепенно становятся всё более заметными. Чтобы помочь вам начать свои исследования, мы предоставляем обзор публичных компаний по квантовым вычислениям.

Имейте в виду, что IBM, Alphabet и Microsoft — крупные компании с множеством крупных источников дохода. Хотя эти денежные потоки помогают финансировать квантовые исследования и разработки, окончательное влияние квантовых вычислений на их прибыль будет ослаблено другими направлениями бизнеса. IonQ, D-Wave и Rigetti — квантово-ориентированные компании. Любые значительные прорывы могут быть чрезвычайно ценны для акционеров. Однако, хотя у них есть определённый доход для финансирования НИОКР, они будут гораздо больше зависеть от долгов и разбавляющих акций.

IBM (IBM)

Пожалуй, самый опытный строитель в этой области. Её дорожная карта Quantum продолжает развиваться. Дорожная карта 2026 года, предоставленная IBM, показывает, что компания к 2033 году нацеливается на отказоустойчивые системы с тысячами логических кубитов. IBM — это не только компания, занимающаяся квантовыми вычислениями. Денежные потоки от мейнфреймов и гибридных облачных бизнесов помогают финансировать квантовые исследования и разработки.

IBM активно исследует квантовые вычисления с 1970-х годов и в 2016 году запустила IBM Quantum Platform — первый доступный квантовый компьютер в облаке. Их долгосрочная приверженность и предыдущие успехи дают им преимущество в знаниях и инфраструктуре перед конкурентами.

Свежая публикация: IBM и Министерство торговли США объявили о создании первого специально построенного в США квантового завода, поддержанного грантом на чипы в размере 1 миллиарда долларов. Эти средства являются частью общей суммы $2 миллиардов, которые направляются девяти компаниям, занимающимся квантовыми вычислениями.

Google (GOOG)

достиг одного из самых важных этапов в отрасли в декабре 2024 года, когда чип Willow превысил ключевой порог. Чип продемонстрировал то, что компания называла подавлением квантовых ошибок ниже порога, то есть добавление большего количества кубитов снижало ошибку raTES, а не усугубляя их, как это было на самом деле. В октябре 2025 года Google объявила о «проверяемом квантовом преимуществе», заявив, что её чип Willow выполнил конкретный алгоритм примерно в 13 000 раз быстрее, чем классические суперкомпьютеры. Глубокая интеграция Google с DeepMind и его классические возможности искусственного интеллекта создают уникальную гибридную исследовательскую платформу.

Microsoft (MSFT)

выбрал другой технический путь, делая ставки на топологические кубиты. Хотя эти кубиты гораздо более стабильны, чем в других методах, их чрезвычайно сложно создать и проверить в лабораторных условиях. Microsoft выпустила свой первый топологический чип кубита в начале 2025 года. Azure Quantum, её облачная платформа, стала важным интерфейсным слоем, соединяющим пользователей с несколькими квантовыми аппаратными провайдерами, включая IonQ и Quantinuum.

IonQ (IONQ)

является самой известной компанией чисто играющей квантовой компании на публичных рынках. Вместо производства сверхпроводящих кубитов, подход IBM и Alphabet, IonQ использует технологию пойманных ионов, при которой отдельные ионы иттербия служат кубитами. Подход работает медленнее, но обычно более точный. В 2025 году IonQ стала первой квантовой компанией, превышая $100 миллионов выручки по GAAP. Компания также активно приобретает Oxford Ionics примерно за 1,1 миллиарда долларов и добавляет возможности квантового сенсора и сетевых систем через несколько мелких сделок.

D-волна (QBTS)

придерживается узкого, но коммерчески прагматичного подхода. Вместо универсальных квантовых вычислений D-Wave специализируется на квантовом отжиге — методе оптимизации задач логистики, цепочек поставок и планирования. Её продукты могут привлекать относительно небольшое количество клиентов, но именно они приносят наибольший коммерческий интерес в ближайшей перспективе. Системы Advantage от D-Wave используются в активном производстве у реальных корпоративных клиентов, а не только в лаборатории.

Вычисления Ригетти (RGTI)

Rigetti (NASDAQ:) — это меньший конкурент, ориентированный на сверхпроводящие системы. Его процессор Ankaa-3 показал улучшенную производительность межсоединения. Компания столкнулась с финансовым давлением, но сохраняет выделенную инженерную команду и растущую клиентскую базу облачных клиентов.

Краткое содержание

История квантовых вычислений реальна. Вопрос не в том, увидим ли мы квантовые компьютеры широкое использование, а когда. Основная физика надёжна, инженерный прогресс документируем, а потенциальные применения значительны.

Инвестиционный кейс требует терпения и реалистичного взгляда на потенциально долгий срок. По большинству отраслевых оценок, отказоустойчивые квантовые вычисления, способные значительно превосходить классические компьютеры на коммерчески жизнеспособной основе, появятся как минимум через десять лет. Компании, наиболее финансово расположенные для выживания такого долгого ожидания, — это компании с диверсифицированными источниками дохода (IBM, Alphabet и Microsoft) или ближайшие нишевые игроки, такие как D-Wave.

Учитывая длительный срок разработки, связанную с ней финансовую нагрузку и неопределённость относительно того, какие типы кубитов и компании станут победителями, мы рекомендуем портфельный подход. Диверсифицированный подход обеспечивает большую стабильность и повышает шансы на успех. И, наконец, и, возможно, самое важное — требуется терпение, поскольку компании, занимающиеся квантовыми вычислениями, особенно небольшие, по мере развития могут сталкиваться с переменами.