От бита к кубиту. Квантовое будущее вычислений. Квантовые компьютеры в Италии
Многие из конкурирующих сегодня квантовых компьютрных технологий напрямую вытекают из инструментов и методов, разработанных в рамках фундаментальных исследований. В этом смысле квантовые компьютеры представляют собой один из самых ярких примеров того, как знания, полученные в физике, могут трансформироваться в технологические инновации. Каждый подход имеет свои специфические преимущества и трудности. По словам Нобелевского лауреата Алена Аспекта, технология нейтральных атомов предлагает два особенно интересных преимущества: возможность управлять очень большим количеством кубитов в относительно компактном пространстве и большую устойчивость к явлениям декогеренции. Однако и другие платформы продолжают демонстрировать значительный прогресс. Например, сверхпроводящие схемы находятся в центре инвестиций таких гигантов, как Google и IBM; фотоны показывают превосходные характеристики в малых системах; захваченные ионы гарантируют чрезвычайно точное управление квантовыми операциями.
Еще рано говорить о том, какая технология получит распространение. Очевидно, что что некоторые квантовые архитектуры больше подходят для моделирования физических систем, другие — для оптимизации сложных сетей, а третьи — для разработки новых материалов или лекарств. Решающие области применения также частично еще предстоит открыть. Наиболее перспективные направления сегодня касаются квантового моделирования материи и молекул, изучения поведения материи на атомном уровне с возможными последствиями для химии и фармацевтики; в физике — изучения взаимодействий между элементарными частицами; а также решения сложных задач оптимизации.
Однако прогресс непрерывен. 11 июня 2026 года Национальный центр исследований в области высокопроизводительных вычислений, больших данных и квантовых вычислений (ICSC) торжественно открыл в Болонье пять новых систем, предназначенных для высокопроизводительных и квантовых вычислений, которые расширяют итальянскую инфраструктуру для высокопроизводительных вычислений и анализа данных: LISA, MARCO POLO, GAIA, NOX и SOL.
Компьютеры NOX and SOL в Болонье
Болонский центр с этими новыми машинами сегодня является одной из самых передовых квантовых инфраструктур в Европе. Инфраструктура была создана благодаря ресурсам Министерства университетов и исследований с финансированием более 49 миллионов евро, а также благодаря европейской инициативе EuroHPC. NOX и SOL являются наиболее передовыми инфраструктурами в области квантовых вычислений.
NOX — это квантовый компьютер IQM Radiance, оснащенный 54 кубитами, интегрированный с суперкомпьютером Leonardo в CINECA. Он использует сверхпроводящие схемы, охлаждаемые до очень низких температур, и предназначен для совместной работы с существующими высокопроизводительными суперкомпьютерными инфраструктурами. Технология, на которой основан NOX, является одной из самых распространенных сегодня в отрасли, той же технологической линейкой, которую используют такие компании, как IBM и Google. Платформа Radiance предназначена для исследовательских центров и приложений, сочетающих классические высокопроизводительные вычисления (HPC) и квантовые вычисления.NOX предназначен для исследований в области оптимизации, научного моделирования и квантового машинного обучения. Это второй квантовый компьютер IQM в Италии. Первый, введенный в эксплуатацию в мае 2025 года, называется Lagrange, это IQM Spark с 5 кубитами в Туринском политехническом университете.
SOL — это квантовая система, использующая нейтральные атомы c большой камерой сверхвысокого вакуума, где атомы рубидия находятся во взвешенном состоянии и удерживаются лазерными системами. Для создания кубитов используются атомные уровни атомов рубидия. В 2024 году был реализован прототип сверхпроводящего квантового компьютера в сотрудничестве с Университетом Неаполя. В 2026 году машина модернизирована за счет установки более мощного процессора с общим количеством кубитов, доступных в системе, 64.