Алмазный квантовый прорыв: немецкий стартап собрал первый в мире компьютер на дефектах, работающий при комнатной температуре

Квантовый компьютер, который не нужно замораживать

Немецкий стартап представил первую в мире квантовую вычислительную систему на алмазной основе, преодолевшую барьер в 10 кубитов. Машина, построенная инженерами компании Saxon Q, относится к классу квантовых компьютеров на азотно-замещенных вакансиях (nitrogen-vacancy, NV). Проще говоря, она использует искусственные дефекты в синтетических алмазах в качестве кубитов — квантовых битов, способных представлять и ноль, и единицу одновременно.

Аппаратная часть уже поставляется в стоечном исполнении с числом кубитов до 128, а в следующем году обещают конфигурации на 512 кубитов. Согласно дорожной карте компании, после 2030 года планируется масштабирование до 10 000 кубитов и выше.

Хотя NV-технология известна давно, до сих пор ученым не удавалось построить систему с более чем 10 кубитами из-за сложности создания стабильных азотных вакансий. До анонса Saxon Q в открытой печати не было опубликовано ни одного исследования, демонстрирующего функционирующий NV-квантовый компьютер на более чем 10 кубитах. Пока остается неясным, насколько производительность этих машин сопоставима с платформами-конкурентами.

Квантовая механика и бракованные бриллианты

Всё началось в 1970-х, когда ученые обнаружили, что некоторые алмазы светятся ярко-красным при освещении особым образом. Позже выяснилось: оптический сдвиг вызван радиационным отжигом, который притягивает изолированные атомы азота в те места кристаллической решетки, где должны находиться атомы углерода. Иными словами, природа иногда рождает алмаз с атомом азота на месте углерода. Такие дефекты крайне редки, но их научились создавать в лабораториях.

Внутри вакансии одиночный атом азота оказывается словно в ловушке, а его электроны могут «вращаться» независимо от электронов окружающих углеродных атомов. Ученые эксплуатируют это свойство «спина»: с помощью лазеров они устанавливают электрон в состояние, принимаемое за «ноль», а затем микроволновыми импульсами манипулируют им, переводя в квантовые состояния, недостижимые для классических битов.

«У нас есть полнофункциональный квантовый компьютер, — заявил Live Science Мариус Грундманн, профессор экспериментальной физики Лейпцигского университета и сооснователь Saxon Q. — Он исполняет квантовый код, доступен по сети и работает как многопользовательская, многозадачная, многоядерная система».

Сера как ключ к точности

Прорыв, позволивший Saxon Q перешагнуть 10-кубитный барьер, кроется в материаловедческой находке. При создании вакансий в выращенных в лаборатории алмазах команда имплантирует вместе с азотом еще и серу. «Это ключевой технологический момент, — объясняет Грундманн. — Сера поднимает химический потенциал так, что вакансия становится отрицательно заряженной. Сера поставляет электрон и заодно заставляет вакансию прикрепляться к азоту с очень высоким выходом».

Иными словами, добавка серы дает исследователям гораздо более точный контроль над каждым отдельным кубитом. После того как кубиты настроены лазерами и обработаны микроволновыми импульсами, они готовы к коррекции ошибок. В официальном заявлении представители Saxon Q сообщили, что кубиты достигли точности 99,92% — меньше одной ошибки на тысячу операций — до применения схем коррекции. Однако Грундманн уточнил Live Science, что по состоянию на 22 июля точность одно-кубитных операций поднялась до 99,98%. Это сопоставимо с результатами лидеров отрасли, включая IBM и MIT, хотя независимого подтверждения этих цифр пока нет.

Квантовый компьютер из розетки

Сравнивать NV-системы Saxon Q с более зрелыми платформами на сверхпроводящих кубитах сложно. Большинство недавних исследований NV-систем фокусировалось на квантовом зондировании, а не на вычислениях. Если же алмазные системы Saxon Q действительно окажутся сопоставимыми с твердотельными архитектурами, они станут первым поколением квантовых компьютеров комнатной температуры, догнавших по производительности установки, требующие криогенного охлаждения и постоянного мониторинга.

Простота развертывания здесь — огромное преимущество. Устройства Saxon Q вставляются в стандартную серверную стойку и подключаются напрямую к сети переменного тока. Это открывает перспективы для клиентов, желающих запускать квантовые алгоритмы локально, без облачных задержек. Грундманн подчеркивает, что такая архитектура критически важна для периферийных вычислений — например, в автономном вождении или робототехнике, где связь с облаком может давать неприемлемую задержку.

Сейчас главное ограничение для масштабирования NV-систем за пределы 512 кубитов — размер чипов. Нынешние чипы Saxon Q поддерживают либо 8, либо 16 кубитов. Чтобы достичь архитектур, требующих сотен тысяч или миллионов кубитов, инженерам предстоит упаковать сотни и тысячи кубитов на единую матрицу.

Источники: технический отчет Saxon Q; комментарии профессора Мариуса Грундманна (Лейпцигский университет, сооснователь Saxon Q) для Live Science; данные о точности операций по состоянию на 22 июля 2026 года; материалы исследований IBM и MIT по коррекции ошибок.