Google уменьшила количество ошибок в квантовых вычислениях в 40 раз благодаря новому методу

• Google сократила количество ошибок в квантовых вычислениях в 40 раз.
• Новый метод помогает преодолеть одно из главных препятствий квантовых вычислений.
• Точность в квантовых вычислениях составила 99,99%.

---

Команда подразделения Google Quantum AI продемонстрировала работу метода выращивания «магических» состояний (magic state cultivation) на квантовом процессоре Willow, сократив количество ошибок примерно в 40 раз по сравнению с обычным созданием таких состояний. Результаты исследования опубликовали в журнале Science. 

Разработка помогает преодолеть одно из главных препятствий для масштабирования квантовых компьютеров, которым нужны ресурсы для выполнения сложных вычислений с коррекцией ошибок.

Как Google преодолела одно из главных препятствий квантовых вычислений

«Магические» состояния — это особые квантовые состояния, необходимые для выполнения универсальных квантовых вычислений, в частности операций, которые выходят за пределы возможностей стандартного набора квантовых вентилей. Проблема заключается в том, что создание качественных состояний с исправленными ошибками требует значительных вычислительных ресурсов.

По некоторым оценкам, на это может уходить до 95% всей мощности квантового компьютера, оставляя лишь небольшую часть ресурсов для непосредственного выполнения задач. Кроме того, использованное «магическое» состояние нельзя применить повторно.

Команда Google Quantum AI работала над решением этой проблемы с 2024 года. Исследователи Крейг Гидни, Ноа Шатти и Коди Джонс развили идею magic state cultivation — метода, который позволяет получать более качественные квантовые состояния благодаря серии скоординированных измерений.

Процесс работает как фильтр: исследователи вводят исходное состояние с шумом в небольшой участок квантового чипа, проверяют его на наличие ошибок и отбрасывают неудачные попытки. В результате формируется очищенное состояние с более низким уровнем ошибок, которое можно преобразовать в более крупный квантовый код.

Однако практическая реализация метода потребовала дополнительных инженерных решений. В частности, исследовательница Google Quantum AI Эмма Розенфельд обнаружила, что результаты начальных экспериментов искажались из-за неверного предположения в методике измерения. На нее влияли низкочастотные шумы, связанные с колебаниями температуры и работой электрооборудования.

Команда изменила подходы к управлению системой и разработала новую методику проверки результатов, используя сам процесс выращивания «магических» состояний для измерения его точности.

Результаты эксперимента и связь с квантовой угрозой для криптовалют

На процессоре Willow исследователи достигли 40-кратного снижения количества ошибок по сравнению с состояниями, созданными без использования метода cultivation. Кроме того, команда получила состояния типа T с рекордной логической точностью 99,99%.

Исследователи также продемонстрировали совместимость метода с архитектурой квантового процессора. Они успешно перенесли очищенные состояния между двумя типами квантовых кодов с коррекцией ошибок — цветовым кодом (color code) и поверхностным кодом (surface code). Это важный шаг для интеграции метода в более сложные квантовые системы.

В то же время в Google подчеркнули, что технологию еще нужно масштабировать, прежде чем ее можно будет использовать для практических квантовых вычислений. Несмотря на прогресс, остаются технические проблемы, в частности связанные с утечкой состояний кубитов за пределы вычислительного пространства и повышением точности операций.

Результаты исследования имеют значение и для дискуссии о потенциальном влиянии квантовых вычислений на криптовалютную индустрию. В конце марта 2026 года Google Quantum AI уже предупреждала, что будущие квантовые компьютеры могут взламывать криптографические системы быстрее, чем ожидалось ранее. Это усилило внимание к переходу на постквантовую криптографию (PQC).

В мае глава исследований Galaxy Digital Алекс Торн отмечал, что риск квантовых атак на ранние биткоины, которые связывают с Сатоши Накамото, остается ограниченным и долгосрочным. По его словам, эти активы распределены примерно между 22 000 адресами по 50 BTC, что усложняет потенциальную атаку.

В то же время в отчете Project Eleven The Quantum Threat to Blockchains — 2026 базовой датой так называемого Q-Day — момента, когда квантовый компьютер сможет взламывать современную криптографию, — назвали 2033 год. Оптимистичный сценарий предусматривает 2042 год, а самый агрессивный — 2030-й. 

В то же время разработчик Ethereum Джастин Дрейк также оценил вероятность наступления Q-Day до 2032 года в 50%.

Кроме того, Microsoft ускорила свою программу Quantum Safe Program, планируя завершить основной переход на постквантовую криптографию к 2029 году. А позже исследователь StarkWare Авиху Леви сообщил об успешном проведении первой квантово устоичивои транзакции в сети биткоина без изменений на уровне протокола.