Команда підрозділу Google Quantum AI продемонструвала роботу методу вирощування «магічних» станів (magic state cultivation) на квантовому процесорі Willow, зменшивши кількість помилок приблизно у 40 разів порівняно зі звичайним створенням таких станів. Результати дослідження опублікували в журналі Science. 

Розробка допомагає подолати одну з головних перешкод для масштабування квантових комп'ютерів, яким потрібні ресурси для виконання складних обчислень із корекцією помилок.

Як Google подолала одну з головних перешкод квантових обчислень

«Магічні» стани - це особливі квантові стани, необхідні для виконання універсальних квантових обчислень, зокрема операцій, які виходять за межі можливостей стандартного набору квантових вентилів. Проблема полягає в тому, що створення якісних станів із виправленими помилками потребує значних обчислювальних ресурсів.

За деякими оцінками, на це може витрачатися до 95% усієї потужності квантового комп'ютера, залишаючи лише невелику частину ресурсів для безпосереднього виконання завдань. Крім того, використаний «магічний» стан не можна застосувати повторно.

Команда Google Quantum AI працювала над розв'язанням цієї проблеми з 2024 року. Дослідники Крейг Ґідні, Ноа Шатті та Коді Джонс розвинули ідею magic state cultivation - методу, який дає змогу отримувати якісніші квантові стани завдяки серії скоординованих вимірювань.

Процес працює як фільтр: дослідники вводять початковий стан із шумом у невелику ділянку квантового чипа, перевіряють його на наявність помилок і відкидають невдалі спроби. У результаті формується очищений стан із нижчим рівнем помилок, який можна перетворити на більший квантовий код.

Проте практична реалізація методу вимагала додаткових інженерних рішень. Зокрема, дослідниця Google Quantum AI Емма Розенфельд виявила, що результати початкових експериментів спотворювалися через неправильне припущення в методиці вимірювання. На неї впливали низькочастотні шуми, пов'язані з коливаннями температури та роботою електрообладнання.

Команда змінила підходи до керування системою та розробила нову методику перевірки результатів, використовуючи сам процес вирощування «магічних» станів для вимірювання його точності.

Результати експерименту та зв'язок із квантовою загрозою для криптовалют

На процесорі Willow дослідники досягли 40-кратного зменшення кількості помилок порівняно зі станами, створеними без використання методу cultivation. Крім того, команда отримала стани типу T із рекордною логічною точністю 99,99%.

Дослідники також продемонстрували сумісність методу з архітектурою квантового процесора. Вони успішно перенесли очищені стани між двома типами квантових кодів із корекцією помилок - колірним кодом (color code) та поверхневим кодом (surface code). Це важливий крок для інтеграції методу в складніші квантові системи.

Водночас у Google наголосили, що технологію ще потрібно масштабувати, перш ніж її можна буде використовувати для практичних квантових обчислень. Попри прогрес, залишаються технічні проблеми, зокрема пов'язані з витоком станів кубітів за межі обчислювального простору та підвищенням точності операцій.

Результати дослідження мають значення і для дискусії про потенційний вплив квантових обчислень на криптовалютну індустрію. Наприкінці березня 2026 року Google Quantum AI вже попереджала, що майбутні квантові комп'ютери можуть зламувати криптографічні системи швидше, ніж очікувалося раніше. Це посилило увагу до переходу на постквантову криптографію (PQC).

У травні голова досліджень Galaxy Digital Алекс Торн зазначав, що ризик квантових атак на ранні біткоїни, які пов'язують із Сатоші Накамото, залишається обмеженим і довгостроковим. За його словами, ці активи розподілені приблизно між 22 000 адресами по 50 BTC, що ускладнює потенційну атаку.

Водночас у звіті Project Eleven The Quantum Threat to Blockchains - 2026 базовою датою так званого Q-Day - моменту, коли квантовий комп'ютер зможе зламувати сучасну криптографію, - назвали 2033 рік. Оптимістичний сценарій передбачає 2042 рік, а найагресивніший - 2030-й. 

Водночас розробник Ethereum Джастін Дрейк також оцінив імовірність настання Q-Day до 2032 року у 50%.

Крім того, Microsoft прискорила свою програму Quantum Safe Program, плануючи завершити основний перехід на постквантову криптографію до 2029 року. А пізніше дослідник StarkWare Авіху Леві повідомив про успішне проведення першої квантово стійкої транзакції в мережі біткоїна без змін на рівні протоколу.