IBM и Чикагский университет впервые показали квантовое вычисление с проверяемой точностью

Что показал эксперимент

Опыт проводился на процессоре IBM Quantum Heron. По данным IBM и Чикагского университета, команда добилась следующих показателей :

• закодировала 70 логических кубитов с помощью нового метода коррекции ошибок;
• выполнила 2 415 логических двухкубитных операций и 468 логических T-гейтов;
• завершила вычисление примерно за 15 минут;
• снизила логическую частоту ошибок примерно в 10 раз по сравнению с физической частотой ошибок исходных кубитов .

Логический кубит — это защищённое от ошибок представление квантовой информации, создаваемое на основе нескольких физических кубитов. Поэтому число логических кубитов лучше отражает полезную вычислительную мощность системы, чем простое количество физических элементов.

Задача относилась к классу процедур выборки: компьютер должен был генерировать результаты по заданному квантовому распределению. Её специально спроектировали так, чтобы классическим компьютерам было трудно эффективно имитировать схему, но чтобы саму работу можно было проверять. Схемы и результаты опубликованы в открытом доступе через Quantum Advantage Tracker — трекер IBM для задач, которые, по оценке компании, выходят за пределы надёжного классического моделирования. IBM также призвала независимых исследователей проверить результаты и попытаться их опровергнуть .

Как работает проверка: код пространства-времени

Ключевой элемент эксперимента — метод, который исследователи называют кодом пространства-времени. Он стал структурированной альтернативой случайной выборке квантовых схем (random circuit sampling, RCS), применявшейся в ряде прежних заявлений о квантовом превосходстве .

Сначала команда построила основную часть схемы из гейтов Клиффорда. Такие операции сравнительно эффективно моделируются классически и хорошо подходят для обнаружения ошибок. Затем исследователи добавили в определённые места схемы T-гейты — неклиффордовы операции, необходимые для универсальных квантовых вычислений. Расстановка T-гейтов была выбрана так, чтобы сохранить возможность обнаруживать ошибки, заложенную в структуре клиффордовской схемы .

В результате система могла выявлять ошибки прямо в ходе вычисления, а не полагаться только на последующую проверку классическим компьютером . Исследователи рассчитали нижнюю границу точности (fidelity) на уровне 0,284 при 95%-ной статистической уверенности. По утверждению авторов и IBM, это первый эксперимент такого типа, в котором для квантового превосходства была получена математически обоснованная граница достоверности результата .

У метода есть существенная цена. Для работы фильтра обнаружения ошибок потребовалось примерно в 860 раз больше экспериментальных запусков, чем в обычном варианте, а проверку прошли лишь около 28% запусков . Такой накладной расход пока остаётся серьёзным препятствием для масштабирования технологии и её применения в коммерческих задачах.

Это было не единственное объявление IBM

30 июля IBM одновременно представила результаты трёх препринтов, размещённых на arXiv 27–28 июля. Каждый использовал свой способ повысить доверие к вычислениям, которые трудно проверить классическими средствами .

• В совместной работе IBM и Чикагского университета показан описанный выше эксперимент с логическими кубитами.
• IBM и Qedma Quantum Computing применили программное обеспечение QESEM для подавления ошибок и наблюдали длительную динамику системы размером до 74 кубитов. Результаты сравнивались с классическими расчётами RIKEN и BlueQubit, а также с аппаратными проверками на системах Quantinuum .
• IBM и Algorithmiq сообщили о моделировании неоднородного квантового материала — задачи, которая, по данным IBM, восемь месяцев оставалась открытой в Quantum Advantage Tracker .

При этом внешние исследователи отмечали, что в препринтах Qedma и Algorithmiq не обязательно содержалось прямое заявление о достижении квантового превосходства: авторы скорее показывали трудность классического моделирования . Все три работы пока являются препринтами и не прошли рецензирование .

Почему заявления встречают скептически

Для квантовых вычислений громкое заявление ещё не означает окончательного научного консенсуса. Давний критик отрасли Гил Калай указывал, что шум может по-прежнему подрывать интерпретацию результатов . Кроме того, экспериментальная цена проверки — 860-кратное увеличение числа запусков — слишком велика для многих практических сценариев .

Остаётся и более фундаментальная оговорка: задача была специально выбрана так, чтобы сочетать сложность для классической симуляции с возможностью внутренней проверки. Это важный шаг в решении проблемы доверия, но ещё не доказательство того, что квантовые компьютеры уже дают преимущество в широком спектре полезных для бизнеса задач.

Ставка IBM на коммерциализацию

В тот же день генеральный директор IBM Арвинд Кришна заявил в эфире CNBC, что квантовые вычисления могут начать оказывать «измеримое влияние» на выручку и прибыль IBM в 2028 или 2029 году . По его словам, компания «довольно уверена», что к концу 2030-х квантовые технологии способны создать $1 трлн стоимости .

Эти ожидания сопровождаются крупными инвестициями. В июне 2026 года IBM объявила о планах вложить более $10 млрд в квантовые вычисления в течение следующих пяти лет. Средства должны пойти на исследования и разработки, производство оборудования, коррекцию ошибок, программное обеспечение и партнёрства в экосистеме . Компания также заявляет, что идёт по графику к созданию крупномасштабного отказоустойчивого квантового компьютера к 2029 году .

Отдельное производство квантовых чипов частично поддерживается обязательством Министерства торговли США на $1 млрд .

Что изменится, если результат подтвердят

Если работа успешно пройдёт независимую проверку и рецензирование, она может стать одним из наиболее убедительных свидетельств того, что квантовое оборудование приблизилось к порогу практической полезности. Впервые в одном эксперименте были заявлены оба ключевых условия: вычисление, сложное для классической симуляции, и статистически обоснованная оценка того, насколько надёжно оно выполнено.

Но до повседневных промышленных применений ещё далеко. Большие накладные расходы, специально подобранная задача, необходимость независимого воспроизведения и отсутствие рецензирования пока ограничивают силу вывода. Тем не менее направление развития становится очевидным: квантовые вычисления пытаются перейти от демонстраций принципа к вычислениям, которым можно доверять и которые можно проверять.