- Топологічний квантовий процесор Majorana 1, представлений на початку 2025 року, — це 8-кубітний чип, який використовує топологічний надпровідник для створення більш стабільних кубітів.
- 70-кубітний квантовий чип Willow від Google досяг квантової переваги, виконавши завдання менш ніж за п’ять хвилин, на яке найпотужнішому класичному суперкомп’ютеру знадобилося б близько 10 септильйонів (10^25) років.
- 70-кубітний чип Willow від Google продемонстрував, що додавання більшої кількості кубітів може експоненціально зменшувати помилки, фактично вирішивши 30-річну задачу квантової корекції помилок.
- Microsoft і Каліфорнійський університет у Санта-Барбарі створили перші топологічні кубіти у 8-кубітному прототипі Majorana 1, використовуючи топологічний надпровідник для кодування інформації з вбудованим захистом від шуму.
- IBM зараз експлуатує одні з найбільших у світі надпровідних квантових процесорів, що перевищують 400 кубітів на одному чипі, з чипом на 1 121 кубіт у розробці, і досліджує модульні квантово-центровані суперкомп’ютери, які можуть досягти 100 000 кубітів у наступному десятилітті.
- Інженери Північно-Західного університету телепортували квантову інформацію на відстань понад 30 км по існуючому волокну, яке передає звичайний інтернет-трафік.
- У квітні 2025 року T-Labs Deutsche Telekom і Qunnect продемонстрували стійкий розподіл заплутаних фотонів по 30 км комерційного волокна з точністю 99% протягом 17 днів.
- У Китаї існує 2000-кілометровий квантовий канал Пекін–Шанхай із використанням супутників і волокон для QKD, тоді як європейські колаборації будують квантовий хребет, а Чиказька квантова біржа у США експлуатує 124-мильну міську мережу.
- Національна лабораторія Ок-Рідж продемонструвала паралельне квантове сенсорування з масивом із чотирьох сенсорів, використовуючи стиснене світло, досягнувши ~23% одночасного підвищення чутливості у всіх сенсорах.
- Національна лабораторія Аргонн досягла часу когерентності 0,1 мілісекунди для нового кубіта, що майже у 1000 разів довше за попередній рекорд.
Квантова інженерія входить у золоту епоху відкриттів. Лише за минулий рік дослідники по всьому світу розширили межі надмалого, досягнувши результатів, які раніше вважалися справою десятиліть. Від квантових комп’ютерів, що випереджають класичні суперкомп’ютери, до квантових мереж, які передають дані за допомогою заплутаності, до квантових сенсорів, що виявляють найменші сигнали, і квантових матеріалів, які відкривають екзотичні нові стани матерії — нещодавні досягнення охоплюють усі куточки цієї передової галузі. Нижче ми розглянемо основні підгалузі квантової інженерії, виділимо ключові прориви останнього року та просто пояснимо, що ці досягнення означають для нашого майбутнього.
Квантові обчислення: ближче до корисних квантових машин
Топологічний квантовий процесор Majorana 1, представлений на початку 2025 року, — це 8-кубітний чип, який використовує новий матеріал “топологічний надпровідник” для більш стабільних кубітів. Цей проривний підхід, очолюваний фізиками Microsoft і Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі, обіцяє кубіти з вродженою стійкістю до помилок universityofcalifornia.edu.
Квантові обчислення використовують дивовижні властивості квантових бітів (кубітів) — які можуть існувати як 0 і 1 одночасно — для виконання обчислень, недосяжних для звичайних комп’ютерів. У 2024 і 2025 роках квантові обчислення зробили кілька великих кроків до практичного застосування:
- Випереджаючи класичні суперкомп’ютери: новітній квантовий чип Google «Willow» виконав обчислювальне завдання менш ніж за п’ять хвилин, на яке провідному суперкомп’ютеру знадобилося б приблизно 10 септильйонів (10^25) років blog.google. Це яскрава демонстрація «квантової переваги», яка показує, що певні задачі (наприклад, моделювання складних молекул або розв’язання оптимізаційних головоломок) абсолютно недосяжні для класичних машин, але розв’язувані за допомогою квантових процесорів.
- Прорив у виправленні помилок: Можливо, ще важливіше те, що 70-кубітний чип Google Willow показав, що додавання більшої кількості кубітів може експоненціально зменшувати кількість помилок – фактично вирішуючи 30-річну задачу квантового виправлення помилок blog.google. «Це вирішує ключову проблему у квантовому виправленні помилок, над якою галузь працювала майже 30 років», написав директор Google Quantum AI Гартмут Невен blog.google. Працюючи нижче порогу виправлення помилок, Willow надав найпереконливіші докази того, що масштабовані, стійкі до помилок квантові обчислення можливі blog.google. Експерти назвали це «найпереконливішим прототипом масштабованого логічного кубіта, створеним на сьогодні… потужним знаком того, що корисні, дуже великі квантові комп’ютери можуть бути створені» blog.google.
- Топологічні кубіти з’являються: Ще одним вражаючим досягненням стала розробка командою Microsoft/UCSB перших у світі топологічних кубітів – екзотичних кубітів, що зберігаються у новій фазі матерії, яка називається топологічний надпровідник universityofcalifornia.edu. Ці кубіти (реалізовані у прототипі чипа на 8 кубітів під назвою Majorana 1) використовують нульові моди Майорани – дивні квазічастинки, які є власними античастинками, – для кодування інформації з вбудованим захистом від шуму universityofcalifornia.edu. “Ми створили новий стан матерії, який називається топологічний надпровідник,” пояснив доктор Четан Наяк, директор Microsoft Station Q, додавши, що їхні результати показують: “ми можемо це зробити, зробити швидко і зробити точно” universityofcalifornia.edu. Топологічні кубіти з природи більш стабільні, що потенційно дозволяє створювати квантові комп’ютери, яким потрібно значно менше кубітів для корекції помилок. Microsoft навіть оголосила дорожню карту, щоб масштабувати цю технологію до мільйона кубітів на одному чипі у найближчі роки azure.microsoft.com – амбітна мета, яка, якщо буде досягнута, стане трансформаційною.
- Масштабування та імпульс у галузі: Провідні компанії продовжують змагатися за збільшення кількості кубітів і покращення продуктивності. IBM наразі експлуатує одні з найбільших у світі надпровідникових квантових процесорів (нещодавно перевищивши 400+ кубітів на одному чипі, а також готує чип на 1 121 кубіт) і досліджує модульні “квантово-центричні суперкомп’ютери”, які можуть досягти 100 000 кубітів протягом наступного десятиліття pme.uchicago.edu. Важливо, що індустрія та академічна спільнота співпрацюють, щоб зробити квантові обчислення корисними: наприклад, дослідники вже почали інтегрувати квантові алгоритми з ШІ та високопродуктивними обчисленнями для вирішення задач у хімії та матеріалознавстві thequantuminsider.com. Уже зараз компанії у фармацевтиці, енергетиці, фінансах та аерокосмічній галузі експериментують із квантовими комп’ютерами для вирішення реальних завдань time.com. Як написали два генеральні директори компаній у журналі Time, “квантова ера вже почалася”, а квантове обладнання та програмне забезпечення розвиваються з “шаленою швидкістю” за останні 18 місяців time.com.
Що далі? Завдяки цим проривам квантові обчислення поступово позбавляються репутації далекої мрії та перетворюються на інструмент для вирішення реальних проблем. Квітки з виправленням помилок і стабільні топологічні кубіти можуть з’явитися вже за кілька років, що дозволить створити машини, які надійно перевершують класичні суперкомп’ютери у корисних завданнях. Наслідки величезні: ми зможемо розробляти нові ліки та матеріали, моделюючи хімію на квантовому рівні, оптимізувати складну логістику та моделі ШІ, а також вирішувати задачі, які сьогодні є непідйомними. Хоча виклики залишаються (масштабування до тисяч або мільйонів кубітів, покращення якості кубітів і зниження вартості), нещодавній прогрес свідчить, що корисні квантові комп’ютери можуть з’явитися набагато раніше, ніж багато хто очікував. Як зазначено в одному з досліджень, замість одного “моменту осяяння” квантова революція приходить через “прориви у продуктивності, вирішені проблеми та створення стійкої цінності” – часто за лаштунками, але вже зараз time.com.
Квантова комунікація: створення квантового Інтернету
Квантова комунікація використовує квантові стани (наприклад, заплутані фотони) для забезпечення ультрабезпечної, миттєвої передачі інформації. На відміну від звичайних сигналів, квантову інформацію можна передавати так, що перехоплювачі не можуть її перехопити без виявлення, закладаючи основу для незламного квантового Інтернету. Протягом минулого року відбулися вражаючі досягнення, які наближають це бачення до реальності:
- Телепортація по існуючому волокну: У першому у світі експерименті інженери Північно-Західного університету телепортували квантову інформацію на відстань понад 30 км по волоконно-оптичному кабелю, який одночасно передавав звичайний інтернет-трафік news.northwestern.edu. Вони досягли квантової телепортації (передача стану кубіта з одного місця в інше через заплутаність) через стандартне волокно, ретельно уникаючи перешкод від класичних потоків даних. «Це неймовірно захопливо, тому що ніхто не думав, що це можливо», — сказав професор Прем Кумар, який очолював дослідження news.northwestern.edu. «Наша робота показує шлях до наступного покоління квантових і класичних мереж, які поділяють єдину інфраструктуру… по суті, це відкриває двері для виведення квантових комунікацій на новий рівень». news.northwestern.edu Знайшовши правильне «вікно» довжини хвилі та відфільтрувавши шум, команда довела, що квантові сигнали можуть співіснувати із звичайним інтернет-трафіком в одному волокні news.northwestern.edu. Це означає, що нам, можливо, не знадобляться спеціальні квантові кабелі; майбутній квантовий інтернет може працювати на сучасних волоконно-оптичних мережах, що суттєво знизить бар’єри для впровадження news.northwestern.edu.
- Далекосяжне заплутування, незламне: У квітні 2025 року дослідники з T-Labs Deutsche Telekom та Qunnect продемонстрували стійкий розподіл заплутаних фотонів на відстані 30 км по комерційному волокну з точністю 99%, безперервно протягом 17 днів telekom.com. Така стабільність і час безвідмовної роботи є безпрецедентними. Це показує, що заплутані з’єднання – основа квантових мереж – можуть бути надійно підтримані в реальних умовах. Послідовно висока точність заплутування на великих відстанях є ключовим кроком до створення масштабованих квантових ретрансляторів і мереж. Той факт, що це було досягнуто на стандартному прокладеному волокні в межах Берліна, підкреслює, що технології квантових мереж виходять із лабораторій у практичне застосування telekom.com.
- Масштабування квантових мереж: У всьому світі випробувальні майданчики квантового зв’язку швидко розширюються. Національні проєкти з’єднують міста квантово-зашифрованими волоконно-оптичними лініями та супутниками. Наприклад, у Китаї діє 2000-кілометровий квантовий канал між Пекіном і Шанхаєм із використанням супутників і волокон для квантового розподілу ключів (QKD), а європейські колаборації з’єднують кілька країн у зародковий «квантовий хребет». У США національні лабораторії та університети створили міські тестові квантові мережі (наприклад, 124-мильна мережа Chicago Quantum Exchange) для експериментів із перестановкою заплутування та квантовими ретрансляторами. Усі ці зусилля спрямовані на досягнення головної мети: квантовий інтернет, що охоплює всю планету, який забезпечить повністю захищений зв’язок і розподілені квантові обчислення. Останні прориви в квантовій пам’яті та вузлах-ретрансляторах (пристроях, що зберігають і подовжують заплутування) покращують дальність і надійність квантових з’єднань news.northwestern.edu, а малі квантові супутники вже продемонстрували здатність передавати заплутані фотони між континентами.
Що далі? У найближчому майбутньому очікуйте, що квантово-захищений зв’язок почне захищати конфіденційні дані. Банки, уряди та медичні установи вже тестують QKD для зламостійкого шифрування критичних каналів. У міру зростання квантових мереж ми побачимо появу квантових хмар – захищених мереж, у яких до квантових комп’ютерів можна буде отримати віддалений доступ із гарантією приватності завдяки заплутуванню. Зрештою, повноцінний квантовий інтернет може з’єднати квантові пристрої по всьому світу, дозволяючи здійснювати такі речі, як сліпі квантові обчислення (виконання обчислень на віддаленому квантовому сервері з гарантованою приватністю) і синхронізацію атомних годинників по всьому світу з небаченою точністю. Висновок: квантовий зв’язок обіцяє Інтернет, стійкий до підслуховування, захищаючи нашу майбутню цифрову інфраструктуру навіть від квантових комп’ютерів, які можуть зламати сучасне шифрування.
Квантова сенсорика: небачена точність і нові горизонти
Квантове зондування застосовує квантові явища для вимірювання фізичних величин з надзвичайною чутливістю та точністю, значно перевищуючи можливості звичайних сенсорів. Використовуючи такі ефекти, як суперпозиція та заплутаність, квантові сенсори можуть виявляти найменші зміни у полях, силах і часі. Останні досягнення забезпечують можливості сенсорів, які майже здаються науковою фантастикою:- Візуалізація атомів і полів на атомному масштабі: У середині 2024 року міжнародна команда під керівництвом Forschungszentrum Jülich у Німеччині представила перший у світі квантовий сенсор для “атомного світу” – сенсор, здатний виявляти електричні та магнітні поля з просторовою роздільною здатністю у десяту частину ангстрема (10^−10 м), приблизно розміром з один атом fz-juelich.de. Вони досягли цього, прикріпивши одну молекулу до кінчика скануючого мікроскопа, використовуючи квантовий спін молекули для зондування полів на надзвичайно близькій відстані fz-juelich.de. “Цей квантовий сенсор змінює правила гри, оскільки він забезпечує зображення матеріалів, настільки ж інформативні, як МРТ, і водночас встановлює новий стандарт просторової роздільної здатності,” – сказав д-р Танер Есат, провідний автор fz-juelich.de. Іншими словами, вони можуть візуалізувати електромагнітні ландшафти всередині матеріалів атом за атомом – можливість, яка революціонізує наше розуміння матеріалів, каталізу та наноелектроніки. Цей інструмент може досліджувати дефекти у квантових чіпах, картографувати атоми у напівпровіднику або навіть аналізувати біомолекули – і все це з безпрецедентною деталізацією.
- Паралельне квантове зондування та кращі вимірювання: Наприкінці 2024 року вчені з Національної лабораторії Ок-Рідж (ORNL) повідомили про нову квантово-посилену платформу зондування, яка використовує стиснене світло для підвищення чутливості одразу декількох сенсорів ornl.gov. Надсилаючи спеціально скорельовані фотони (парні пучки світла з квантово пов’язаними шумовими властивостями) у масив із чотирьох сенсорів, вони досягли одночасного підвищення чутливості приблизно на 23% на всіх сенсорах порівняно з класичними межами ornl.gov. Це одна з перших демонстрацій паралельного квантового зондування, коли декілька місць досліджуються з квантовою перевагою одночасно. «Зазвичай ви використовуєте [квантові] кореляції для покращення вимірювання… Ми ж поєднали як часові, так і просторові кореляції, щоб дослідити кілька сенсорів одночасно й отримати одночасне квантове підсилення для всіх них», пояснив Альберто Маріно з ORNL ornl.gov. Такий підхід може бути вирішальним для застосувань, як-от виявлення темної матерії, де великі масиви сенсорів мають працювати за межами класичної чутливості ornl.gov. Це також може забезпечити швидше квантове зображення та медичну діагностику, дозволяючи отримувати кілька точок даних за один раз.
- Квантові сенсори в повсякденному житті: Квантові технології зондування також дозрівають для використання у реальному світі. Наприклад, квантові магнітометри на основі NV-центрів у алмазі вже можуть виявляти слабкі магнітні сигнали нейронної активності мозку або наявність рідкісних мінералів під землею — завдання, які раніше були неможливі без величезних машин. Сенсори-інтерферометри на ультрахолодних атомах проходять польові випробування для навігаційних систем, що не залежать від GPS, вимірюючи найменші зміни інерції та гравітації для надточного відстеження руху. А вдосконалення атомних годинників продовжують бити рекорди: найкращі сучасні оптичні ґраткові годинники настільки точні, що можуть вимірювати гравітаційне уповільнення часу за Ейнштейном на різниці висоти лише в міліметр, фіксуючи, як час іде трохи повільніше ближче до гравітаційної ями Землі physicsworld.com. Така неймовірна точність фактично перетворює годинники на гравітаційні сенсори й може призвести до появи нових геодезичних методик (картографування варіацій густини Землі за уповільненням часу).
Що далі? Квантові сенсори знаходяться на порозі трансформації багатьох галузей. У сфері охорони здоров’я магнітометри SQUID і сенсори на основі алмазів можуть забезпечити ультра-високороздільні МРТ-сканування або інтерфейси мозок-машина, виявляючи крихітні біомагнітні поля. У навігації та геології квантові гравіметри й акселерометри можуть забезпечити навігацію незалежно від GPS для літальних апаратів і підземних досліджень, виявляючи гравітаційні аномалії або інерційні зміни. Національна оборона використовуватиме квантові сенсори для виявлення стелс-об’єктів або підземних споруд (шляхом фіксації тонких змін у гравітаційному чи магнітному полі). Навіть пошук темної матерії та гравітаційних хвиль отримує переваги – надзвичайна чутливість квантових пристроїв відкриває нові вікна у фундаментальну фізику. У міру того, як ці сенсори стають компактнішими й надійнішими, ми можемо очікувати нову еру приладів, які вимірюють світ (і Всесвіт) з безпрецедентною точністю, надаючи нам зворотний зв’язок і можливості, які раніше були просто недосяжними.
Квантові матеріали: відкриття будівельних блоків квантової епохи
В основі всіх вищезазначених досягнень лежать квантові матеріали – речовини з унікальними квантово-механічними властивостями, які відкривають шлях до нових технологій. До квантових матеріалів належать надпровідники (які проводять електрику без опору), топологічні ізолятори (які проводять струм лише по краях, але не всередині), квантові магніти та інші екзотичні фази речовини. За минулий рік вчені зробили захопливі відкриття у науці про квантові матеріали, наближаючи нас до проривів, таких як практичні надпровідники та стійкі до помилок кубіти:
- Топологічні надпровідники – новий стан речовини: Одним із головних досягнень стало створення топологічного надпровідника у квантовому процесорі Microsoft/UCSB, про який йшлося раніше. Шляхом створення гібридного матеріалу з напівпровідника (арсенід індію) та надпровідника (алюміній) і охолодження його майже до абсолютного нуля під дією певних магнітних полів, дослідники отримали нову фазу речовини, яка містить нульові моди Майорани на своїх кінцях azure.microsoft.com. Ці моди Майорани є основою топологічних кубітів, оскільки вони зберігають квантову інформацію нелокально (інформація «розмазана» по матеріалу і тому захищена). «Майже століття ці квазічастинки існували лише в підручниках. Тепер ми можемо створювати й керувати ними за потреби», зазначила команда Microsoft azure.microsoft.com. Успішна реалізація топологічної надпровідної фази – це не лише прорив у обчисленнях, а й тріумф матеріалознавства – підтвердження давно передбаченого стану речовини в лабораторії. Топологічні надпровідники захоплюють тим, що можуть забезпечити електронні пристрої з нульовими втратами енергії та надзвичайно стійкі квантові біти. Результат цього року – це доказ того, що такі матеріали можна створювати й контролювати, що відкриває шлях до квантової електроніки наступного покоління.
- Нові квантові фази та «нетрадиційні» надпровідники: Дослідники також відкривають природні квантові матеріали з незвичайними властивостями. Наприклад, команда з Корнельського університету знайшла докази «хвилі густини пар» у сполуці під назвою уран дителурид (UTe₂) – по суті, це кристалічна структура електронних пар у надпровіднику physics.cornell.edu. Цей новий стан є формою топологічної квантової матерії, де куперівські пари (електронні пари, відповідальні за надпровідність) розташовуються у вигляді стоячої хвилі, а не звичайного однорідного конденсату physics.cornell.edu. «Те, що ми виявили, – це новий стан квантової матерії – топологічна хвиля густини пар, що складається зі спін-триплетних куперівських пар», – сказав доктор Цянцян Гу, зазначивши, що це перший випадок спостереження такого стану physics.cornell.edu. Спін-триплетні (непарні за парністю) надпровідники, такі як UTe₂, є священним Граалем, оскільки вони можуть природно підтримувати майоранівські моди для квантових обчислень physics.cornell.edu. Це відкриття натякає, що природа може містити квантові фази, яких ми ще не бачили, з властивостями, придатними для використання у майбутніх технологіях. Тим часом матеріалознавці досягають успіхів у синтезі нових 2D-матеріалів (наприклад, нещодавно відкритий важкоферміонний 2D-матеріал CeSiI, який демонструє дивну поведінку електронів azonano.compurdue.edu) і комбінують матеріали розумними способами – наприклад, укладають шари графену під «магічним кутом», щоб викликати надпровідність, або поєднують магніти й надпровідники для створення нових ефектів. Кожен новий квантовий матеріал, відкритий або створений, розширює палітру інструментів, якими інженери зможуть користуватися для створення квантових пристроїв.
- Матеріали для кубітів і пристроїв: Значна частина квантової інженерії залежить від пошуку матеріалів, здатних утримувати кубіти з низьким рівнем помилок. Протягом минулого року було досягнуто прогресу в кількох напрямках. Дослідники показали, що дефекти у широкозонних напівпровідниках (наприклад, вакансії в алмазі або домішки в карбіді кремнію) можуть слугувати стабільними кубітами, які працюють навіть за кімнатної температури, що може бути чудовим для квантових сенсорів і простих квантових процесорів. Інша робота продемонструвала створення кубітів із рідкоземельного елемента ербій, вбудованого в різні кристалічні матриці, підкреслюючи, як вибір матеріалу впливає на квантові властивості pme.uchicago.edu. Досліджуючи нові матеріали-носії для відомих кубітних систем (ербієві спіни, кремнієві квантові точки тощо), науковці оптимізують час когерентності та зв’язність. Одним із головних досягнень став матеріалознавчий підхід Argonne National Lab: вони створили новий кубіт і досягли часу когерентності 0,1 мілісекунди – майже в 1000 разів довше, ніж попередній рекорд для цього типу pme.uchicago.edu. Це було досягнуто завдяки матеріалознавчим інноваціям, які зменшили шум і ізоляцію для кубіта. Більший час когерентності означає, що з кубітом можна виконати більше операцій до втрати інформації, тож ці покращення безпосередньо ведуть до потужніших і надійніших квантових комп’ютерів. Простіше кажучи, кращі матеріали = кращі кубіти.
Що далі? Пошук революційних матеріалів і надалі буде рушієм розвитку квантової інженерії. Головна мета — надпровідник при кімнатній температурі — матеріал, який надпровідний без екстремального охолодження. Таке відкриття стало б справжнім проривом (дало б змогу створити безвтратні енергомережі, дешеві МРТ-апарати, маглев-транспорт і квантові пристрої, що працюють за звичайних умов). У 2023 році світ побачив, який ажіотаж може викликати такий прорив, коли матеріал під назвою “LK-99” оголосили надпровідником при кімнатній температурі — це викликало вірусний ажіотаж, але швидко було спростовано суворими тестами lens.monash.edu, що нагадало: надзвичайні твердження потребують надзвичайних доказів. Хоча справжній надпровідник при кімнатній температурі поки що недосяжний, поступові успіхи є: критичні температури відомих надпровідників повільно зростають, а нові сполуки (іноді під високим тиском) демонструють надпровідність ближче до звичайних умов. Окрім надпровідників, науковці активно шукають матеріали, здатні забезпечити стійкіші кубіти (наприклад, матеріали з низьким ядерним спіном для довшої когерентності або топологічні матеріали для захищених від помилок кубітів), а також матеріали, здатні випромінювати поодинокі фотони чи заплутані фотони на вимогу для комунікацій. Дослідження квантових матеріалів — ключова ланка усієї галузі: кожне нове відкриття може призвести до кращих квантових пристроїв і застосувань. У найближчі роки очікуйте відкриття несподіваних нових фаз матерії та появи ще більш “дизайнерських” матеріалів (як-от “топокондуктор” Microsoft azure.microsoft.com чи інші інженерні структури), які відкриють можливості, про які ми ще навіть не здогадуємося.
Висновок: Квантово-інженерне майбутнє
Від надпотужних комп’ютерів до незламних комунікацій, надточних сенсорів і нових станів матерії — прориви у квантовій інженерії не лише захоплюють інтелектуально, а й віщують трансформаційні зміни для суспільства у недалекому майбутньому. Важливо, що ці підгалузі не розвиваються ізольовано: прогрес в одній часто стимулює прогрес в інших. Наприклад, кращі квантові матеріали забезпечують стабільніші кубіти; вдосконалені квантові комп’ютери допомагають проектувати нові матеріали; квантові мережі з’єднають квантові комп’ютери, підсилюючи їхню потужність; а квантові сенсори допоможуть досліджувати матеріали й пристрої на атомному рівні. Ми є свідками початку доброчесного циклу інновацій.
Для широкої публіки наслідки цих езотеричних досягнень стануть відчутними у різних сферах:
- Охорона здоров’я та хімія: Квантові комп’ютери зможуть моделювати ліки й білки з атомною точністю, що призведе до створення ліків і матеріалів на комп’ютері, а не методом спроб і помилок. Квантові сенсори можуть забезпечити раннє виявлення хвороб за допомогою крихітних біомаркерів або передових методів візуалізації мозку.
- Кібербезпека та конфіденційність: Квантова комунікація, ймовірно, забезпечить захист наших фінансових транзакцій і конфіденційних даних за допомогою квантового шифрування, яке хакери (навіть із квантовими комп’ютерами) не зможуть зламати. Ми зможемо проводити чутливі бізнес-або дипломатичні переговори з абсолютною конфіденційністю, гарантованою законами фізики.
- Обчислення та ШІ: Коли квантові процесори почнуть вирішувати задачі оптимізації та машинного навчання, ми побачимо покращення у всьому — від логістики ланцюгів постачання до моделювання клімату та можливостей ШІ. Деякі завдання, з якими сучасний ШІ не справляється, можуть піддатися гібридним квантово-класичним алгоритмам, що працюватимуть на майбутніх квантово-прискорених хмарних платформах.
- Сенсори та навігація: Наші телефони й транспортні засоби можуть одного дня містити квантові гіроскопи та акселерометри, що забезпечать надточну навігацію навіть без GPS. Квантові гравітаційні сенсори зможуть сканувати підземні шари на наявність корисних копалин або моніторити вулкани й розломи, фіксуючи зміни густини. Можливо, ми навіть матимемо носимі пристрої, які використовують квантові сенсори для неінвазивного моніторингу нашого здоров’я.
- Енергетика та промисловість: Квантові матеріали, такі як високотемпературні надпровідники, можуть революціонізувати електромережу та транспорт завдяки лініям електропередач без втрат, ефективній магнітній левітації та кращим батареям (квантові обчислення вже використовуються для пошуку вдосконаленої хімії батарей time.com). Промислові процеси можуть отримати вигоду від квантово-оптимізованих конструкцій і каталізаторів.
Коротко кажучи, квантова інженерія готова стати основою технологій XXI століття, так само як класична електроніка стала нею у XX столітті. Ці прориви, що відбуваються з шаленою швидкістю, наближають нас до майбутнього, де квантові пристрої вирішують важливі завдання, захищають наші дані й відкривають глибші істини про Всесвіт. Це захопливий час на передовій науки — квантове майбутнє вже не є припущенням, його створюють просто зараз, крок за кроком.
Джерела:
- Google Quantum AI – Гартмут Невен, «Знайомтесь із Willow, нашим найсучаснішим квантовим чипом», Google Blog (грудень 2024) blog.google.
- Каліфорнійський університет у Санта-Барбарі – Соня Фернандес, «Ми створили новий стан матерії: новий топологічний квантовий процесор знаменує прорив в обчисленнях», (20 лютого 2025) universityofcalifornia.edu.
- Північно-Західний університет – Аманда Морріс, «Перша демонстрація квантової телепортації через завантажені інтернет-кабелі», (20 грудня 2024) news.northwestern.edu.
- Deutsche Telekom T-Labs – Верена Фульде, «Прорив для квантового інтернету – з лабораторії у реальний світ», (15 квітня 2025) telekom.com.
- Forschungszentrum Jülich – Пресреліз, «Квантовий сенсор для атомного світу», (1 серпня 2024) fz-juelich.de.
- Oak Ridge National Lab – Марк Алевін, «Дослідники виявили квантову перевагу, яка може сприяти розвитку майбутніх сенсорних пристроїв», ORNL News (16 жовтня 2024) ornl.gov.
- Корнельський університет – «Прорив ідентифікує новий стан топологічної квантової матерії», Cornell Chronicle (10 липня 2023) physics.cornell.edu.
- Університет Чикаго PME – «Всесвітній день квантової науки 2024: Останні досягнення у квантовій науці та технологіях», (12 квітня 2024) pme.uchicago.edu.
- Time Magazine – Вімал Капур і Раджіб Хазра, «Квантова ера вже почалася», (вересень 2024) time.com.
- Nature/ACS Publications – Докази, що спростовують заяву про надпровідність LK-99 при кімнатній температурі (2023) lens.monash.edu.
