Microsoft и Google в битве за квантовое будущее

Подразделение Google Quantum AI 9 декабря 2024 года представило квантовый процессор Willow. По заявлению компании, он способен решить задачу за 5 минут, тогда как самый мощный суперкомпьютер в мире, по их оценкам, справился бы с ней за 10²⁵ лет.

Microsoft 19 февраля 2025 года объявила о разработке квантового чипа Majorana 1. Как сообщает компания, это «первый в мире квантовый чип на базе новой архитектуры топологического ядра».

Ожидается, что такие чипы позволят создавать квантовые компьютеры, способные решать значимые задачи промышленного масштаба за годы, а не за десятилетия.

Google делает ставку на «традиционные сверхпроводниковые кубиты» и совершенствует технологию коррекции ошибок. Одним из ключевых препятствий на пути к практическому применению квантовых вычислений является высокая вероятность ошибок: чем больше кубитов, тем выше их частота. Однако инженеры Google утверждают, что им удалось снизить частоту ошибок при увеличении количества кубитов.

Разработка Microsoft основана на топологических кубитах, которые теоретически более устойчивы к ошибкам. Majorana 1 имеет меньше кубитов, чем у конкурентов, но компания утверждает, что меньшее количество ошибок делает его более практичным.

Почему Microsoft и Google занялись разработкой квантовых чипов. Ответ — контроль над экосистемой

Обе компании уже давно вышли за рамки разработки программных продуктов. Microsoft занимает прочные позиции на рынке облачных вычислений с платформой Azure, а Google — благодаря Google Cloud.

Квантовые вычисления обещают стать следующим значительным шагом в вычислительных технологиях, и контроль над аппаратной частью позволяет компаниям интегрировать квантовые решения в свои облачные платформы. Это даёт конкурентное преимущество, так как клиенты смогут использовать квантовые ресурсы через знакомые экосистемы.

Синергия с ИИ и большими данными

Квантовые компьютеры потенциально способны ускорить обучение моделей искусственного интеллекта и обработку больших данных. Эти направления являются ключевыми для обеих компаний. Google активно использует искусственный интеллект в поисковых системах и продуктах, таких как Gemini, а Microsoft интегрирует Copilot в свои платформы Azure и Office. Разработка собственных квантовых чипов позволяет адаптировать ихархитектуру под задачи, связанные с искусственным интеллектом.

Будущее конкуренции и независимость

Зависимость от сторонних производителей чипов (например, Intel или IBM) может стать слабым местом в долгосрочной перспективе. Создавая чипы, Microsoft и Google снижают риски и получают свободу развития, не оглядываясь на чужие дорожные карты.

Репутация и привлечение талантов

Участие в разработках квантовых технологий повышает статус компаний как инновационных лидеров, что помогает привлекать лучших учёных и инженеров. Google, например, активно публикует результаты своих исследований, что укрепляет её имидж.

Отстают ли IBM, Intel?

IBM и Intel остаются лидерами в производстве квантовых чипов, однако их подходы и приоритеты существенно различаются:

• IBM, пионер в области квантовых вычислений, сосредоточена на разработке систем с использованием сверхпроводящих кубитов. Их процессоры Osprey (433 кубита) и Condor (1121 кубит) в настоящее время лидируют по количеству кубитов среди существующих решений. Однако IBM критикуют за медленный переход к коммерческим приложениям.
• Intel использует свой опыт в производстве полупроводников для разработки спиновых кубитов (quantum dots), опираясь на собственные производственные мощности. Квантовые системы Intel пока уступают по количеству кубитов решениям IBM и Google, но компания делает ставку на долгосрочную надёжность и масштабируемость.

Особенность IBM и Intel заключается в том, что их подходы более традиционны и менее гибки по сравнению с конкурентами. IBM и Intel сосредоточены на долгосрочной надёжности и масштабировании, в то время как Microsoft и Google активно экспериментируют с новыми подходами, стремясь быстрее достичь практических результатов.

Шансы Microsoft и Google опередить конкурентов

Microsoft делает ставку на топологические кубиты, которые, согласно теории, обладают повышенной устойчивостью к ошибкам. Среди ключевых преимуществ компании — огромные ресурсы, многолетний опыт в области облачных вычислений и глубокая интеграция с платформой Azure. Если технология топологических кубитов окажется успешной, это может обеспечить Microsoft лидерство в отрасли квантовых вычислений. Однако технология топологических кубитов пока находится на ранней стадии, и эксперты считают её рискованной.

Google, как и IBM, использует сверхпроводящие кубиты, но основное внимание уделяет разработке технологий коррекции ошибок. Преимущества Google включают быстрый прогресс, доступ к огромным массивам данных для тестирования систем и успешный опыт масштабирования технологий благодаря платформе Google Cloud. Конкуренция с IBM в разработке схожих технологий может замедлить прогресс Google, если IBM удастся первой достичь значимых практических результатов.

В заключение отметим, что конкуренция между этими компаниями важна не столько для их победы, сколько для ускорения прогресса в квантовых технологиях. Это борьба за будущее, и все игроки вносят свой вклад.

Amazon - ещё один активный конкурент

Amazon также активно включился в гонку квантовых вычислений, представив буквально на днях свой первый квантовый чип Ocelot. 

В отличие от решений Google и Microsoft, Amazon делает ставку на аппаратно-эффективное исправление ошибок на основе так называемых «кошачьих кубитов» (cat qubits), которые обладают встроенной устойчивостью к ошибкам. Это снижает потребность в сложных алгоритмах коррекции, которые традиционно требуют значительных вычислительных ресурсов. 

Чип разработан в Центре квантовых вычислений Amazon Web Services (AWS) в Калифорнийском технологическом институте - компания рассматривает технологию как стратегическое направление для облачного бизнеса AWS.

Несмотря на то, что Amazon представил свой квантовый чип позже конкурентов, компания уверена, что выбранный ею подход позволит быстрее создать практические квантовые системы. 

Эксперты отмечают, что переход индустрии от гонки за количеством кубитов к созданию более надёжных вычислительных систем открывает новые возможности, и участие Amazon в этом процессе делает конкуренцию ещё более острой.