{"id":"a2e78b68-d8fe-4577-80f6-ec12e6e6f43b","slug":"kvantov-kompyutar","title":"Квантов компютър","category":"Технологии","tags":["квантов компютър","кюбит","квантово превъзходство","квантова корекция на грешките","Google Willow","Quantum Echoes","IBM Starling","Majorana 1","алгоритъм на Шор","RSA","постквантова криптография","Нобелова награда за физика 2025"],"lead":"**Квантовият компютър** е компютър, който представя и обработва информацията чрез квантови състояния. Той използва явленията суперпозиция, интерференция и заплитане и по принцип може да решава някои задачи експоненциално по-бързо от обикновените (класически) компютри.[^wp-def] Голям квантов компютър би могъл да разбие широко използвани системи за шифроване и да помогне при симулирането на физични системи, но сегашните машини са предимно експериментални и подходящи само за тесни специализирани задачи.[^wp-break]\n\nКъм 2026 г. постиженията в областта се разглеждат по-скоро като научни крачки, отколкото като доказателство за скорошно практическо приложение; държавните инвестиции в квантови изчисления по света достигат 10 млрд. долара до април 2025 г.[^wp-milestones] През 2024–2025 г. Google представя чипа Willow и твърди, че постига „проверимо квантово предимство“,[^w-lead][^sn-claim] IBM обявява машина с корекция на грешките до 2029 г.,[^ibm-2029] а новите оценки намаляват многократно ресурсите, нужни за разбиване на шифъра RSA.[^g-abs] Това ускорява прехода към [[postkvantova-kriptografiya|постквантова криптография]].[^wp-nist] Нобеловата награда за физика за 2025 г. е присъдена за откритията, върху които стоят свръхпроводящите квантови компютри.[^pw-prize][^pw-johansson]","sections":[{"id":"osnovni-danni","title":"Основни данни","paragraphs":["| Параметър | Данни |\n|---|---|\n| Основна единица | кюбит (квантов бит)[^wp-qubit] |\n| Използвани явления | суперпозиция, интерференция, заплитане[^wp-def] |\n| Идея | Бениоф (1980); Манин и Файнман[^wp-benioff] |\n| Ключов алгоритъм | алгоритъм на Шор (1994) — разлагане на множители[^wp-shor] |\n| Първи работещ компютър | два кюбита (1998)[^wp-1998] |\n| Най-развити технологии | свръхпроводници и йонни капани[^wp-candidates] |\n| Работна температура (някои системи) | 20 миликелвина[^wp-decoh] |\n| Най-големи търговски системи | до 2000 кюбита, грешки около 5 %[^wp-sc] |\n| Google Willow (2024) | 105 кюбита[^w-lead] |\n| IBM Starling (план за 2029) | 200 логически кюбита[^ibm-starling] |\n| Microsoft Majorana 1 (2025) | осем кюбита, топологичен подход (спорен)[^m-8][^m-skeptic] |\n| Държавни инвестиции | 10 млрд. долара (април 2025)[^wp-milestones] |\n| Нобелова награда | физика 2025 — Кларк, Деворе, Мартинис[^pw-prize] |"]},{"id":"printsip-na-deystvie","title":"Принцип на действие","paragraphs":["Основната единица на информацията е кюбитът. Класическият бит е в едно от две състояния (0 или 1), а кюбитът може да бъде в линейна комбинация от тях — квантова суперпозиция. При измерване се получава едно от двете състояния според вероятностно правило.[^wp-qubit] Ако кюбитите се управляват по подходящ начин, вълновата интерференция увеличава вероятността за желания резултат; квантовите алгоритми се проектират именно така, че да постигат това усилване.[^wp-interf]","Квантовите компютри още не са практични за реални задачи. Ако кюбитът не е достатъчно изолиран от околната среда, настъпва декохеренция, която внася шум (грешки) в изчисленията.[^wp-notpractical] Затова някои машини се охлаждат до 20 миликелвина, обикновено с разреждащ хладилник, а изследване от 2020 г. показва, че дори космическите лъчи могат да разрушат състоянието на някои системи за милисекунди.[^wp-decoh]"]},{"id":"istoriya","title":"История","paragraphs":["Квантовата теория възниква през 1920-те години.[^wp-1920] През 1980 г. Пол Бениоф описва квантова машина на Тюринг, а Юрий Манин и Ричард Файнман независимо предлагат хардуер, основан на квантови явления, за по-ефективна симулация на физични системи.[^wp-benioff] През 1984 г. Чарлз Бенет и Жил Брасар прилагат квантовата теория в криптографията и показват, че [[kvantovo-razpredelenie-na-klyuchove-qkd|квантовото разпределение на ключове]] може да повиши сигурността.[^wp-bb84]","През 1994 г. Питър Шор публикува квантови алгоритми за разлагане на цели числа на множители и за дискретния логаритъм с полиномиално време. Достатъчно голям квантов компютър би разбил шифъра RSA и обмена на ключове на Дифи–Хелман.[^wp-shor] През 1996 г. алгоритъмът на Гроувър дава ускорение при търсене в неподредени данни, а Сет Лойд доказва, че квантовите компютри могат да симулират квантови системи без експоненциалните разходи на класическите — потвърждение на хипотезата на Файнман от 1982 г.[^wp-grover]","През 1998 г. компютър с два кюбита доказва техническата осъществимост, а следващите опити увеличават броя на кюбитите и намаляват грешките.[^wp-1998] През май 2016 г. IBM пуска облачната услуга IBM Quantum Experience с процесор от пет кюбита;[^wp-ibm2016] към юни 2025 г. в нея има 12 устройства, свободно достъпни за всички.[^wp-ibm12]"]},{"id":"tehnologii-za-kyubiti","title":"Технологии за кюбити","paragraphs":["Свръхпроводниците и йонните капани са най-развитите подходи, но се изследват и други.[^wp-candidates] Първите квантови логически врати са направени с уловени йони, а прототипи с до 20 кюбита вече съществуват; тази техника обаче изисква сложно вакуумно оборудване, лазери и микровълнова апаратура, което затруднява изграждането на големи процесори.[^wp-ions]","Най-големите търговски системи използват свръхпроводници и достигат 2000 кюбита, но при по-големите машини грешките са от порядъка на 5 %. Всички те работят при криогенни температури, а мащабирането изисква интеграция на цяла силициева пластина — сериозно инженерно предизвикателство.[^wp-sc] Друг подход са топологичните квантови компютри, които използват квазичастици (анйони) и теорията на плитките, за да получат по-устойчиви логически врати.[^wp-topo] През 2025 г. учени от Станфорд създават наноустройство с молибденов диселенид, което свързва спин и фотон при стайна температура.[^wp-stanford]"]},{"id":"kvantovoto-prevazhodstvo-i-sporat-za-nego","title":"Квантовото превъзходство и спорът за него","paragraphs":["„Квантово превъзходство“ (или „квантово предимство“) означава квантов компютър да реши задача, непосилна за класическите. През 2019 г. Google и НАСА обявяват, че са го постигнали с машина от 54 кюбита, която решава задача, отнемаща според тях 10 000 години на суперкомпютър. IBM оспорва твърдението и смята, че суперкомпютърът Summit би я решил за около 2,5 дни с по-добри алгоритми.[^wp-2019] През декември 2020 г. екип от Научно-техническия университет на Китай, воден от Пан Дзиенвей, обявява превъзходство с фотонния компютър Jiuzhang (76 фотона);[^s-jiuzhang] според статията класически суперкомпютър би имал нужда от 2,5 млрд. години за пробите, получени за 200 секунди.[^s-jiuzhang2]","Критиците посочват, че шумно рекламираните постижения се основават на задачи без пряко практическо приложение.[^wp-hype] Предишните твърдения за квантово предимство често са опровергавани от по-добри класически изчисления, които го заличават.[^sn-harrow]"]},{"id":"google-willow-i-quantum-echoes","title":"Google Willow и Quantum Echoes","paragraphs":["Willow е свръхпроводящ процесор със 105 кюбита на Google Quantum AI, произвеждан в Санта Барбара, Калифорния.[^w-lead] Той е представен на 9 декември 2024 г. в статия в Nature. Google твърди, че е подобрил корекцията на грешките и че за 5 минути решава тестова задача (случайна извадка от схеми), която на най-бързия суперкомпютър би отнела 10 септилиона години.[^w-rcs] Willow има два пъти повече кюбити от предшественика си Sycamore, а времето на кохерентност е увеличено от 20 до 100 микросекунди.[^w-coh] По твърдение на Google това е първият чип, при който корекцията на грешките работи под прага.[^w-below]","Критиците отбелязват, че логическата грешка от около 0,14 % на цикъл остава с порядъци над нужната за големи алгоритми,[^w-crit] че са показани само квантова памет и запазване на логически кюбити, но не и логически операции под прага,[^w-crit2] и че Willow остава изследователски прототип от ерата на „шумните квантови устройства със среден мащаб“ (NISQ).[^w-nisq] Говорител на Google заявява, че компанията е поне на 10 години от разбиването на RSA.[^w-rsa] Ръководителят на Google Quantum AI Хартмут Невен предизвиква спор с твърдението, че Willow „подкрепя идеята“ за изчисления в паралелни вселени (мултивселена).[^w-multiverse]","През октомври 2025 г. изследователи на Google обявяват в Nature „проверимо квантово предимство“ — изчисление, недостижимо за класически компютър, чийто резултат може да бъде потвърден от друг квантов компютър (което още не е направено).[^sn-claim] Методът Quantum Echoes изпраща сигнал в кюбитите, смущава един от тях и после обръща развитието на сигнала, за да „чуе ехото“.[^eng-echo] Използвани са 65 от кюбитите на Willow;[^sn-65] изчислението е 13 000 пъти по-бързо, отколкото на суперкомпютъра Frontier, на който пълният набор би отнел около 150 години.[^sn-13000] Скот Ааронсън го определя като „приличен кандидат“ за ефективно проверимо предимство.[^sn-aaronson] При опит за определяне на структурата на две молекули резултатите съвпадат с ядрения магнитен резонанс, но още не изпреварват класическите изчисления.[^sn-nmr] Google смята, че практически приложения може да има до пет години.[^eng-5y]"]},{"id":"korektsiya-na-greshkite-i-patnite-karti","title":"Корекция на грешките и пътните карти","paragraphs":["Теоремата за прага доказва, че квантови изчисления с произволна дължина са възможни, ако грешката на отделните квантови врати е под определен праг; над него опитите за корекция внасят повече грешки, отколкото премахват.[^qec-threshold] Повърхностният код, развит от тороидалния код на Алексей Китаев, позволява двумерна схема само с локални измервания.[^qec-surface] През 2024 г. са показани подходи за устойчива на грешки квантова памет — стъпка от ерата на шумните устройства (NISQ) към устойчиви на грешки машини, макар мащабното им изграждане да остава инженерно предизвикателство.[^wp-ftqc]","IBM обявява, че до 2029 г. ще построи Starling — първия устойчив на грешки квантов компютър в света.[^ibm-2029] Той трябва да има 200 логически кюбита (около 10 000 физически), а през 2033 г. да бъде последван от Blue Jay с 2000 логически кюбита.[^ibm-starling] Компанията разчита на кодове с ниска плътност на проверките (LDPC); изследванията ѝ още не са рецензирани.[^ibm-ldpc] Джей Гамбета от IBM заявява, че „науката е решена“ и мащабирането вече е само инженерен проблем.[^ibm-gambetta] Процесорът Helios на Quantinuum постига 48 логически кюбита от 98 физически, но още не с точността и мащаба, нужни за атаки срещу шифри.[^tqi-helios]"]},{"id":"microsoft-majorana-1","title":"Microsoft Majorana 1","paragraphs":["Majorana 1 е процесор на Microsoft, който използва топологични свръхпроводници в опит да постигне топологично квантово изчисление, по-устойчиво на грешки от обичайните подходи.[^m-lead] Устройството побира осем кюбита.[^m-8] През 2026 г. излиза Majorana 2. И двата чипа предизвикват едновременно ентусиазъм и скептицизъм, защото няма категорично публично доказателство, че в тях има майоранови нулеви моди.[^m-skeptic] Самите автори на статията в Nature пишат, че измерванията „сами по себе си не определят“ дали откритите състояния са топологични.[^m-nature] Квантовият хардуер на Microsoft е обект на спорове още от оттеглената през 2018 г. статия в Nature.[^m-2018]"]},{"id":"zaplahata-za-shifrovaneto","title":"Заплахата за шифроването","paragraphs":["През 2019 г. Крейг Гидни и Мартин Екеро оценяват, че 2048-битов ключ RSA може да бъде разбит за осем часа от квантов компютър с 20 млн. шумни кюбита. През май 2025 г. Гидни (Google Quantum AI) намалява оценката до под един милион кюбита за по-малко от седмица.[^g-abs] Подобрението идва изцяло от по-ефективни алгоритми, а предположенията за хардуера (грешка на вратите 0,1 %, цикъл от една микросекунда) остават същите.[^tqi-assume]","Австралийската Iceberg Quantum твърди, че с кодове QLDPC разбиването на RSA-2048 може да стане с по-малко от 100 000 физически кюбита,[^tqi-iceberg] но архитектурата е проверена само чрез числени симулации.[^tqi-iceberg-caveat] На 31 март 2026 г. Google Quantum AI публикува заедно с Джъстин Дрейк от фондацията Ethereum и Дан Бонех от Станфорд оценка, че елиптичната криптография на биткойн, Ethereum и почти всички криптовалути може да бъде разбита с по-малко от 500 000 физически кюбита за минути.[^tqi-ecc] Google не публикува самите схеми, а само доказателство с нулево знание, че оценката е вярна.[^tqi-zk] Поддържането на изчисления без грешки с стотици хиляди кюбити за минути или дни обаче остава нерешен инженерен проблем.[^tqi-engineering]","Заради тази заплаха Националният институт за стандарти и технологии на САЩ (NIST) стандартизира алгоритми за [[postkvantova-kriptografiya|постквантова криптография]].[^wp-nist] Криптосистемите, базирани на решетки, не са известни като уязвими за квантови компютри.[^wp-lattice]"]},{"id":"nobelovata-nagrada-za-fizika-2025","title":"Нобеловата награда за физика (2025)","paragraphs":["Джон Кларк, Мишел Деворе и Джон Мартинис получават Нобеловата награда за физика за 2025 г. „за откриването на макроскопично квантово-механично тунелиране и квантуване на енергията в електрическа верига“.[^pw-prize] Тримата правят откритието в средата на 1980-те години в Калифорнийския университет в Бъркли.[^pw-1980s] Според Йоран Юхансон от Технологичния университет „Чалмерс“ те пренасят квантовото тунелиране от микросвета върху свръхпроводящи чипове, което позволява създаването на квантови компютри.[^pw-johansson] Кларк казва, че „основата на квантовите изчисления се крепи до голяма степен на нашето откритие“.[^pw-clarke] През 2014 г. Мартинис и екипът му преминават в Google, за да построят първия полезен квантов компютър.[^pw-martinis]"]},{"id":"skeptitsizam","title":"Скептицизъм","paragraphs":["Бил Унру се съмнява в практичността на квантовите компютри още през 1994 г., а Гил Калай смята, че квантово превъзходство никога няма да бъде постигнато.[^wp-skeptics] Физикът Михаил Дяконов пише, че полезен квантов компютър би изисквал контрол над огромен брой непрекъснати параметри, и на въпроса дали това някога ще бъде възможно отговаря: „Не, никога.“[^wp-dyakonov]"]},{"id":"vizhte-sashto","title":"Вижте също","paragraphs":["- [[postkvantova-kriptografiya|Постквантова криптография]] • [[kvantovo-razpredelenie-na-klyuchove-qkd|Квантово разпределение на ключове (QKD)]] • [[alphafold|AlphaFold]] • [[nvidia|Nvidia]]"]}],"sources":[{"key":"wp","title":"Quantum computing","url":"https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing","note":"","publisher":"Wikipedia","language":"en","retrieved_at":"2026-10-31"},{"key":"wpw","title":"Willow processor","url":"https://en.wikipedia.org/wiki/Willow_processor","note":"","publisher":"Wikipedia","language":"en","retrieved_at":"2026-10-31"},{"key":"wps","title":"Quantum supremacy","url":"https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_supremacy","note":"","publisher":"Wikipedia","language":"en","retrieved_at":"2026-10-31"},{"key":"wpqec","title":"Quantum error correction","url":"https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_error_correction","note":"","publisher":"Wikipedia","language":"en","retrieved_at":"2026-10-31"},{"key":"wpm","title":"Majorana 1","url":"https://en.wikipedia.org/wiki/Majorana_1","note":"","publisher":"Wikipedia","language":"en","retrieved_at":"2026-10-31"},{"key":"wpibm","title":"IBM Quantum Platform","url":"https://en.wikipedia.org/wiki/IBM_Quantum_Platform","note":"","publisher":"Wikipedia","language":"en","retrieved_at":"2026-10-31"},{"key":"eng-echo","title":"Google says it made a breakthrough toward practical quantum computing","url":"https://www.engadget.com/science/google-says-it-made-a-breakthrough-toward-practical-quantum-computing-183502245.html","note":"","publisher":"Engadget","published_at":"2025-10-22","language":"en","retrieved_at":"2026-10-31"},{"key":"sn-echo","title":"Quantum ‘echoes’ reveal the potential of Google’s quantum computer","url":"https://www.sciencenews.org/?p=3161421","note":"","publisher":"Science News","published_at":"2025-10-22","language":"en","retrieved_at":"2026-10-31"},{"key":"ls-ibm","title":"IBM will build monster 10,000-qubit quantum computer by 2029","url":"https://www.livescience.com/technology/computing/ibm-will-build-monster-10-000-qubit-quantum-computer-by-2029-after-solving-science-behind-fault-tolerance","note":"","publisher":"Live Science","published_at":"2025-06","language":"en","retrieved_at":"2026-10-31"},{"key":"gidney","title":"How to factor 2048 bit RSA integers with less than a million noisy qubits","url":"https://arxiv.org/abs/2505.15917","note":"","publisher":"arXiv (Craig Gidney)","published_at":"2025-05-21","language":"en","retrieved_at":"2026-10-31","archive_url":"https://web.archive.org/web/20261004052207/https://arxiv.org/abs/2505.15917"},{"key":"tqi-qday","title":"Q-Day Just Got Closer: Three Papers in Three Months Are Rewriting the Quantum Threat Timeline","url":"https://thequantuminsider.com/2026/03/31/q-day-just-got-closer-three-papers-in-three-months-are-rewriting-the-quantum-threat-timeline/","note":"","publisher":"The Quantum Insider","published_at":"2026-03-31","language":"en","retrieved_at":"2026-10-31"},{"key":"pw-nobel","title":"John Clarke, Michel Devoret and John Martinis win the 2025 Nobel Prize for Physics","url":"https://physicsworld.com/a/john-clarke-michel-devoret-and-john-martinis-win-the-2025-nobel-prize-for-physics/","note":"","publisher":"Physics World","published_at":"2025-10-07","language":"en","retrieved_at":"2026-10-31"}],"citations":[{"id":"wp-def","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"A quantum computer is a computer that represents and processes information using quantum states. Quantum computations exploit phenomena such as superposition, interference, and entanglement. Quantum computers have the potential to complete some calculations exponentially faster than classical computers.","note":""},{"id":"wp-break","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"For example, a large-scale quantum computer could break widely used encryption schemes and aid physicists in performing physical simulations. However, current hardware implementations of quantum computation are largely experimental and suitable for only certain specialized tasks.","note":""},{"id":"wp-qubit","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"Unlike a classical bit, which can be in one of two states (a binary), a qubit can exist in a linear combination of states known as a quantum superposition. The result of measuring a qubit is one of the two states, given by a probabilistic rule.","note":""},{"id":"wp-interf","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"If a quantum computer manipulates the qubit in a particular way, wave interference effects amplify the probability of the desired measurement result. Quantum algorithm design involves creating procedures that allow a quantum computer to perform this amplification.","note":""},{"id":"wp-notpractical","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"Quantum computers are not yet practical for real-world applications. If a physical qubit is not sufficiently isolated from its environment, it suffers from quantum decoherence, introducing noise (error) into calculations.","note":""},{"id":"wp-milestones","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"Such tasks are not necessarily useful for real-world applications. As a result, as of 2026 demonstrations are best understood as scientific milestones rather than evidence for near-term deployment. Global government investment in quantum computing reached $10 billion by April 2025.","note":""},{"id":"wp-1920","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"Quantum theory was developed in the 1920s to explain perplexing physical phenomena.","note":""},{"id":"wp-benioff","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"In 1980, Paul Benioff introduced the quantum Turing machine, which used quantum theory to describe a simplified computer. ... prompting Yuri Manin and Richard Feynman to independently suggest that hardware based on quantum phenomena might be more efficient for computer simulation.","note":""},{"id":"wp-bb84","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"In a 1984 paper, Charles Bennett and Gilles Brassard applied quantum theory to cryptography protocols and demonstrated that quantum key distribution could enhance information security.","note":""},{"id":"wp-shor","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"Peter Shor built on these results in 1994 with polynomial-time quantum algorithms for integer factorization and the discrete logarithm problem. ... A sufficiently large quantum computer could therefore break widely used public-key cryptography systems: efficient factorization would compromise RSA, while an efficient discrete-logarithm algorithm would compromise Diffie–Hellman key exchange.","note":""},{"id":"wp-grover","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"In 1996, Grover's algorithm established a quantum speedup for the unstructured search problem. ... The same year, Seth Lloyd proved that quantum computers could simulate quantum systems without the exponential overhead required by classical simulations, ... validating Feynman's 1982 conjecture.","note":""},{"id":"wp-1998","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"In 1998, a two-qubit quantum computer demonstrated technical feasibility. ... Subsequent experiments increased the number of qubits and reduced error rates.","note":""},{"id":"wp-ibm2016","source_key":"wpibm","locator":"","excerpt":"The service was launched in May 2016 as the IBM Quantum Experience ... with a five-qubit quantum processor and matching simulator connected in a star shaped pattern.","note":""},{"id":"wp-ibm12","source_key":"wpibm","locator":"","excerpt":"As of June 2025, there are 12 devices on the service, all of which are freely accessible by the public.","note":""},{"id":"wp-decoh","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"Some quantum computers require their qubits to be cooled to 20 millikelvin (usually using a dilution refrigerator ... ) in order to prevent significant decoherence. ... A 2020 study reported that ionizing radiation such as cosmic rays can cause certain systems to decohere within milliseconds.","note":""},{"id":"wp-candidates","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"Superconductors and trapped ions are some of the most developed proposals, but experimentalists are considering other hardware possibilities as well.","note":""},{"id":"wp-ions","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"The first quantum logic gates were implemented with trapped ions and prototype general-purpose machines with up to 20 qubits have been realized. However, the technology behind these devices combines complex vacuum equipment, lasers, and microwave and radio frequency equipment, making full-scale processors difficult to integrate with standard computing equipment.","note":""},{"id":"wp-sc","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"The largest commercial systems are based on superconductor devices and have scaled to 2000 qubits. However, the error rates for larger machines have been on the order of 5%. Technologically, these devices are all cryogenic and scaling to large numbers of qubits requires wafer-scale integration, a serious engineering challenge by itself.","note":""},{"id":"wp-stanford","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"In 2025, researchers at Stanford University realized a nanoscale device in which a thin layer of molybdenum diselenide is integrated on a nanostructured silicon substrate, enabling a spin–photon interface that operates at ambient conditions","note":""},{"id":"wp-topo","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"Another approach to the stability-decoherence problem is to create a topological quantum computer with anyons, quasi-particles used as threads, and relying on braid theory to form stable logic gates.","note":""},{"id":"wp-2019","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"In 2019, Google AI and NASA announced that they had achieved quantum supremacy with a 54-qubit machine, performing a computation that classical supercomputers would take an estimated 10,000 years to complete—a claim subsequently disputed by IBM, which argued the calculation could be done in approximately 2.5 days on its Summit supercomputer with optimized algorithms","note":""},{"id":"s-jiuzhang","source_key":"wps","locator":"","excerpt":"In December 2020, a group based in the University of Science and Technology of China (USTC) led by Pan Jianwei reached quantum supremacy by implementing gaussian boson sampling on 76 photons with their photonic quantum computer Jiuzhang.","note":""},{"id":"s-jiuzhang2","source_key":"wps","locator":"","excerpt":"The paper states that to generate the number of samples the quantum computer generates in 200 seconds, a classical supercomputer would require 2.5 billion years of computation.","note":""},{"id":"wp-hype","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"Hyped claims of quantum supremacy, ... were based on tasks that do not directly imply real-world applications.","note":""},{"id":"w-lead","source_key":"wpw","locator":"","excerpt":"The Willow processor is a 105-qubit superconducting quantum processor developed by Google's Quantum AI division, manufactured in Santa Barbara, California, and announced in 2024.","note":""},{"id":"w-rcs","source_key":"wpw","locator":"","excerpt":"Willow is announced on December 9, 2024 via an article published in Nature, ... succeeding the Sycamore, the company's previous quantum processor. Google claimed improved quantum error correction. ... The processor completed a random circuit sampling (RCS) benchmark task in 5 minutes, and claimed the task will take 10 septillion","note":""},{"id":"w-rsa","source_key":"wpw","locator":"","excerpt":"Popular media responses discussed its risk in breaking cryptographic systems, ... but a Google spokesman said that they were still at least 10 years out from breaking RSA.","note":""},{"id":"w-coh","source_key":"wpw","locator":"","excerpt":"Willow has twice as many qubits as Sycamore ... and improves upon T1 coherence time from Sycamore's 20 microseconds to 100 microseconds.","note":""},{"id":"w-multiverse","source_key":"wpw","locator":"","excerpt":"Hartmut Neven, founder of Google Quantum AI, prompted controversy ... by claiming that the success of Willow \"lends credence to the notion that quantum computation occurs in many parallel universes, in line with the idea that we live in a multiverse, a prediction first made by David Deutsch.\"","note":""},{"id":"w-below","source_key":"wpw","locator":"","excerpt":"Per Google company's claim, Willow is the first chip to achieve below threshold quantum error correction.","note":""},{"id":"w-crit","source_key":"wpw","locator":"","excerpt":"The logical error rates reported (around 0.14% per cycle) remain orders of magnitude above the","note":""},{"id":"w-crit2","source_key":"wpw","locator":"","excerpt":"To date, demonstrations have been limited to quantum memory and the preservation of logical qubits—without yet showing below‑threshold performance of logical gate operations required for universal fault‑tolerant computation.","note":""},{"id":"w-nisq","source_key":"wpw","locator":"","excerpt":"Some experts note that Willow remains a research prototype within the Noisy intermediate-scale quantum era, still far from delivering the practical, fault‑tolerant performance required for real‑world applications.","note":""},{"id":"sn-claim","source_key":"sn-echo","locator":"","excerpt":"Google’s Willow quantum chip has achieved verifiable quantum advantage, a team of researchers claim. That’s a quantum calculation that’s apparently out of reach for a traditional, classical computer, but with a result that can be confirmed to be correct. The result of the calculation, reported October 22 in Nature, could be verified by another quantum computer — although it hasn’t been yet.","note":""},{"id":"sn-13000","source_key":"sn-echo","locator":"","excerpt":"The calculation, measuring a phenomenon nicknamed “quantum echoes,” runs 13,000 times as fast on Willow as it would on the Frontier supercomputer — one of the most powerful in the world. The full set of calculations would demand about 150 years of Frontier’s time, making it infeasible to compute classically.","note":""},{"id":"sn-65","source_key":"sn-echo","locator":"","excerpt":"The researchers used 65 of Willow’s qubits for the quantum echo calculation, running the operations forward and in reverse, twice.","note":""},{"id":"sn-harrow","source_key":"sn-echo","locator":"","excerpt":"Previous claims of quantum advantage have frequently been followed up by improved classical computations that erase that advantage.","note":""},{"id":"sn-aaronson","source_key":"sn-echo","locator":"","excerpt":"Efficiently verifiable quantum advantage has been one of the biggest challenges facing the field in recent years, Aaronson says. “This is a decent candidate.”","note":""},{"id":"sn-nmr","source_key":"sn-echo","locator":"","excerpt":"The demonstrations agreed with results from a typical lab technique — nuclear magnetic resonance. However, they don’t yet outpace classical calculations.","note":""},{"id":"eng-echo","source_key":"eng-echo","locator":"","excerpt":"\"We send a carefully crafted signal into our quantum system (qubits on Willow chip), perturb one qubit, then precisely reverse the signal's evolution to listen for the 'echo' that comes back,\" the company explained in its announcement blog.","note":""},{"id":"eng-5y","source_key":"eng-echo","locator":"","excerpt":"For now though, Google believes its Quantum Echoes research means real-world quantum computer applications could arrive within the next five years.","note":""},{"id":"qec-threshold","source_key":"wpqec","locator":"","excerpt":"The quantum threshold theorem, shows that quantum computations of arbitrary length are possible. It states that errors can be corrected by recursively concatenating quantum codes—such as CSS codes—across logarithmically many levels, provided the error rate of individual quantum gates remains below a certain threshold. Above this threshold, attempts to measure syndromes and correct errors would introduce more errors than they eliminate.","note":""},{"id":"qec-surface","source_key":"wpqec","locator":"","excerpt":"Alexei Kitaev introduced the toric code without boundaries, which was later adapted into the surface code with boundaries, yielding a 2D planar layout that avoids non-local measurements.","note":""},{"id":"wp-ftqc","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"In 2024, researchers demonstrated approaches for high threshold, low-overhead fault-tolerant quantum memory. These developments represented a critical step toward scaling systems beyond the noisy intermediate-scale quantum (NISQ) era into the fault-tolerant application scale quantum computing (FASQ) era, though large-scale physical implementation remains an engineering challenge.","note":""},{"id":"ibm-starling","source_key":"ls-ibm","locator":"","excerpt":"The new system, called \"Starling,\" will use 200 logical qubits — made up of roughly 10,000 physical qubits. This will be followed by a machine called \"Blue Jay,\" which will use 2,000 logical qubits, in 2033.","note":""},{"id":"ibm-2029","source_key":"ls-ibm","locator":"","excerpt":"IBM has unveiled its plans to build Starling, the world's first fault-tolerant quantum computer, by 2029.","note":""},{"id":"ibm-ldpc","source_key":"ls-ibm","locator":"","excerpt":"The new research, which has not yet been peer-reviewed, describes IBM's quantum low-density parity check (LDPC) codes — a novel fault-tolerance paradigm that researchers say will allow quantum computer hardware to scale beyond previous limitations.","note":""},{"id":"ibm-gambetta","source_key":"ls-ibm","locator":"","excerpt":"\"The science has been solved\" for expanded fault-tolerant quantum computing, Jay Gambetta, IBM vice president of quantum operations, told Live Science. This means that scaling up quantum computers is now just an engineering challenge, rather than a scientific hurdle, Gambetta added.","note":""},{"id":"tqi-helios","source_key":"tqi-qday","locator":"","excerpt":"Quantinuum’s Helios processor has achieved 48 logical qubits from 98 physical qubits, an impressive encoding ratio, though these logical qubits are not yet at the fidelity or scale required for cryptographic attacks.","note":""},{"id":"m-lead","source_key":"wpm","locator":"","excerpt":"Majorana 1 is a quantum computing processor developed by Microsoft. It uses topological superconductors in an attempt to enable topological quantum computing, which is designed to offer enhanced error robustness compared with conventional quantum computing hardware.","note":""},{"id":"m-8","source_key":"wpm","locator":"","excerpt":"The device can fit eight qubits.","note":""},{"id":"m-skeptic","source_key":"wpm","locator":"","excerpt":"A follow-up device Majorana 2 was released in 2026. Both Majorana 1 and Majorana 2 have generated both excitement and skepticism within the scientific community, in the absence of definitive public evidence that the devices exhibits Majorana zero modes.","note":""},{"id":"m-nature","source_key":"wpm","locator":"","excerpt":"This is in contrast to the content of the Nature paper, ... in which the authors state that the measurements \"do not, by themselves, determine whether the low-energy states detected by interferometry are topological\".","note":""},{"id":"m-2018","source_key":"wpm","locator":"","excerpt":"Microsoft's quantum hardware has been the subject of controversy since its high-profile retracted article from Nature in 2018,","note":""},{"id":"g-abs","source_key":"gidney","locator":"","excerpt":"In Gidney+Ekerå 2019, I co-published an estimate stating that 2048 bit RSA integers could be factored in eight hours by a quantum computer with 20 million noisy qubits. In this paper, I substantially reduce the number of qubits required. I estimate that a 2048 bit RSA integer could be factored in less than a week by a quantum computer with less than a million noisy qubits.","note":""},{"id":"tqi-assume","source_key":"tqi-qday","locator":"","excerpt":"It assumes the same conservative hardware parameters used in 2019: a square grid of qubits with nearest-neighbor connectivity, a gate error rate of 0.1%, and a surface code cycle time of one microsecond. The improvement is purely in how efficiently the algorithm uses the machine, not in the machine itself.","note":""},{"id":"tqi-iceberg","source_key":"tqi-qday","locator":"","excerpt":"Pinnacle uses quantum low-density parity-check (QLDPC) codes instead of the surface codes that have dominated most resource estimates. The result: RSA-2048 factoring could be achievable with fewer than 100,000 physical qubits, roughly another 10x reduction below Gidney’s estimate.","note":""},{"id":"tqi-iceberg-caveat","source_key":"tqi-qday","locator":"","excerpt":"The architecture is validated through numerical simulation, not experimental hardware.","note":""},{"id":"tqi-ecc","source_key":"tqi-qday","locator":"","excerpt":"Google Quantum AI published a whitepaper with co-authors including Justin Drake of the Ethereum Foundation and Dan Boneh of Stanford, showing that the elliptic curve cryptography protecting Bitcoin, Ethereum, and virtually every major cryptocurrency could be broken with fewer than 500,000 physical qubits, in a runtime measured in minutes, not days.","note":""},{"id":"tqi-zk","source_key":"tqi-qday","locator":"","excerpt":"In an unprecedented move for quantum cryptanalysis, Google chose not to publish the actual circuits. Instead, the team released a zero-knowledge proof","note":""},{"id":"tqi-engineering","source_key":"tqi-qday","locator":"","excerpt":"Sustaining fault-tolerant computation across hundreds of thousands of qubits for minutes or days, with real-time decoding of terabytes of measurement data, remains an unsolved systems engineering challenge at scale.","note":""},{"id":"wp-nist","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"The potential to break public-key encryption has motivated changes in global cybersecurity strategies. The National Institute of Standards and Technology (NIST) initiated detailed standardization processes for post-quantum cryptography.","note":""},{"id":"wp-lattice","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"Lattice-based cryptosystems are not known to be susceptible to quantum computers","note":""},{"id":"pw-prize","source_key":"pw-nobel","locator":"","excerpt":"John Clarke, Michel Devoret and John Martinis share the 2025 Nobel Prize for Physics “for the discovery of macroscopic quantum mechanical tunnelling and energy quantization in an electric circuit”.","note":""},{"id":"pw-johansson","source_key":"pw-nobel","locator":"","excerpt":"Göran Johansson of Chalmers University of Technology explained that the three laureates took quantum tunnelling from the microscopic world and onto superconducting chips, allowing physicists to study quantum physics and ultimately create quantum computers.","note":""},{"id":"pw-clarke","source_key":"pw-nobel","locator":"","excerpt":"On the significance of the trio’s research, Clarke said, “The basis of quantum computing relies to quite an extent on our discovery.”","note":""},{"id":"pw-martinis","source_key":"pw-nobel","locator":"","excerpt":"In 2014 Martinis and his team joined Google with the aim of building the first useful quantum computer","note":""},{"id":"pw-1980s","source_key":"pw-nobel","locator":"","excerpt":"The trio did its prizewinning work in the mid-1980s at the University of California, Berkeley.","note":""},{"id":"wp-skeptics","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"Bill Unruh doubted the practicality of quantum computers in a paper published in 1994. ... Gil Kalai doubted that quantum supremacy would ever be achieved.","note":""},{"id":"wp-dyakonov","source_key":"wp","locator":"","excerpt":"Could we ever learn to control the more than 10300 continuously variable parameters defining the quantum state of such a system? My answer is simple. No, never.","note":""}],"status":"published","featured":false,"revision":1,"created_at":"2026-10-31T09:04:33.047Z","updated_at":"2026-10-31T09:04:33.047Z"}