Когда-то это звучало как фантастика — ток, который течёт одновременно в двух направлениях, компьютеры, решающие невозможные задачи, и учёные, соревнующиеся за первенство в невидимом мире частиц. Сегодня это — реальность, признанная Нобелевским комитетом. Но за громкими словами о квантовых открытиях скрывается куда более интересная история, в которой замешаны крупнейшие корпорации, неожиданные применения и даже врачи.
Нобелевская премия по физике этого года стала признанием для тех, кто стоял у истоков самых передовых квантовых технологий. Джон Кларк, Мишель Деворе и Джон Мартинис получили награду за открытие макроскопического квантового туннелирования и квантования энергии в электрических цепях — эффектов, которые сегодня лежат в основе работы квантовых компьютеров.
Кандидат физико-математических наук Илья Бетеров из Института физики полупроводников имени Ржанова СО РАН отметил, что именно эти открытия стали технологическим фундаментом для современных квантовых вычислений. По его словам, самые передовые квантовые компьютеры сейчас построены на сверхпроводящих платформах — именно с ними работал один из лауреатов, Джон Мартинис.
Компании вроде IBM и Google уже создали такие системы, а Китай активно развивает собственные версии. Ключевым элементом этих устройств стал эффект Джозефсона — странное, но реальное явление, при котором ток может проходить через разрыв в сверхпроводящем кольце. В классической физике это невозможно, но в квантовом мире ток способен течь сразу в противоположных направлениях, создавая так называемое макроскопическое квантовое состояние.
Эта особенность и стала основой квантовых вычислений. В 2019 году Google впервые продемонстрировала, что такие системы способны решать задачи, недостижимые для обычных компьютеров. Именно тогда появился термин «квантовое превосходство» — момент, когда машина на основе квантовых законов обгоняет любую традиционную вычислительную технику.
Сегодня IBM уже имеет процессоры, содержащие тысячи кубитов, а во многих странах создаются модели с сотнями. Россия также участвует в гонке — исследования в области сверхпроводящих кубитов ведутся в МФТИ, МИСиС и Российском квантовом центре. По словам Бетерова, это направление развивается особенно динамично и уже выходит за пределы чистой науки.
Оказалось, что квантовые процессоры интересны не только физикам, но и медикам. В клинике Кливленда, например, используется процессор IBM, основанный на тех же принципах, что и открытия Нобелевских лауреатов. Он помогает врачам анализировать огромные массивы данных — то, что раньше требовало колоссальных ресурсов.
«Меня поразило, что именно медики первыми оценили потенциал таких систем, — признаётся Бетеров. — Это показывает, насколько быстро квантовые технологии переходят из лабораторий в реальную жизнь».
