# Квантов компютър

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. 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. Към 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. През 2024–2025 г. Google представя чипа Willow и твърди, че постига „проверимо квантово предимство“, IBM обявява машина с корекция на грешките до 2029 г., а новите оценки намаляват многократно ресурсите, нужни за разбиване на шифъра RSA. Това ускорява прехода към постквантова криптография. Нобеловата награда за физика за 2025 г. е присъдена за откритията, върху които стоят свръхпроводящите квантови компютри.

## Основни данни

| Параметър | Данни |
|---|---|
| Основна единица | кюбит (квантов бит)[3] |
| Използвани явления | суперпозиция, интерференция, заплитане[1] |
| Идея | Бениоф (1980); Манин и Файнман[8] |
| Ключов алгоритъм | алгоритъм на Шор (1994) — разлагане на множители[10] |
| Първи работещ компютър | два кюбита (1998)[12] |
| Най-развити технологии | свръхпроводници и йонни капани[16] |
| Работна температура (някои системи) | 20 миликелвина[15] |
| Най-големи търговски системи | до 2000 кюбита, грешки около 5 %[18] |
| Google Willow (2024) | 105 кюбита[25] |
| IBM Starling (план за 2029) | 200 логически кюбита[45] |
| Microsoft Majorana 1 (2025) | осем кюбита, топологичен подход (спорен)[51][52] |
| Държавни инвестиции | 10 млрд. долара (април 2025)[6] |
| Нобелова награда | физика 2025 — Кларк, Деворе, Мартинис[64] |

## Принцип на действие

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.[3] 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.[4]

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.[5] 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.[15]

## История

Квантовата теория възниква през 1920-те години.[7] 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.[8] През 1984 г. Чарлз Бенет и Жил Брасар прилагат квантовата теория в криптографията и показват, че квантовото разпределение на ключове може да повиши сигурността.[9]

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.[10] 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.[11]

През 1998 г. компютър с два кюбита доказва техническата осъществимост, а следващите опити увеличават броя на кюбитите и намаляват грешките.[12] През май 2016 г. IBM пуска облачната услуга IBM Quantum Experience с процесор от пет кюбита;[13] към юни 2025 г. в нея има 12 устройства, свободно достъпни за всички.[14]

## Технологии за кюбити

Свръхпроводниците и йонните капани са най-развитите подходи, но се изследват и други.[16] 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.[17]

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.[18] Друг подход са топологичните квантови компютри, които използват квазичастици (анйони) и теорията на плитките, за да получат по-устойчиви логически врати.[20] През 2025 г. учени от Станфорд създават наноустройство с молибденов диселенид, което свързва спин и фотон при стайна температура.[19]

## Квантовото превъзходство и спорът за него

„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.[21] През декември 2020 г. екип от Научно-техническия университет на Китай, воден от Пан Дзиенвей, обявява превъзходство с фотонния компютър Jiuzhang (76 фотона);[22] според статията класически суперкомпютър би имал нужда от 2,5 млрд. години за пробите, получени за 200 секунди.[23]

Критиците посочват, че шумно рекламираните постижения се основават на задачи без пряко практическо приложение.[24] Предишните твърдения за квантово предимство често са опровергавани от по-добри класически изчисления, които го заличават.[37]

## Google Willow и Quantum Echoes

Willow е свръхпроводящ процесор със 105 кюбита на Google Quantum AI, произвеждан в Санта Барбара, Калифорния.[25] 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.[26] Willow има два пъти повече кюбити от предшественика си Sycamore, а времето на кохерентност е увеличено от 20 до 100 микросекунди.[28] По твърдение на Google това е първият чип, при който корекцията на грешките работи под прага.[30]

Критиците отбелязват, че логическата грешка от около 0,14 % на цикъл остава с порядъци над нужната за големи алгоритми,[31] че са показани само квантова памет и запазване на логически кюбити, но не и логически операции под прага,[32] и че Willow остава изследователски прототип от ерата на „шумните квантови устройства със среден мащаб“ (NISQ).[33] Говорител на Google заявява, че компанията е поне на 10 години от разбиването на RSA.[27] Ръководителят на Google Quantum AI Хартмут Невен предизвиква спор с твърдението, че Willow „подкрепя идеята“ за изчисления в паралелни вселени (мултивселена).[29]

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).[34] Методът Quantum Echoes изпраща сигнал в кюбитите, смущава един от тях и после обръща развитието на сигнала, за да „чуе ехото“.[40] Използвани са 65 от кюбитите на Willow;[36] изчислението е 13 000 пъти по-бързо, отколкото на суперкомпютъра Frontier, на който пълният набор би отнел около 150 години.[35] Скот Ааронсън го определя като „приличен кандидат“ за ефективно проверимо предимство.[38] При опит за определяне на структурата на две молекули резултатите съвпадат с ядрения магнитен резонанс, но още не изпреварват класическите изчисления.[39] Google смята, че практически приложения може да има до пет години.[41]

## Корекция на грешките и пътните карти

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.[42] Повърхностният код, развит от тороидалния код на Алексей Китаев, позволява двумерна схема само с локални измервания.[43] 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.[44]

IBM обявява, че до 2029 г. ще построи Starling — първия устойчив на грешки квантов компютър в света.[46] 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.[45] Компанията разчита на кодове с ниска плътност на проверките (LDPC); изследванията ѝ още не са рецензирани.[47] Джей Гамбета от IBM заявява, че „науката е решена“ и мащабирането вече е само инженерен проблем.[48] Процесорът Helios на Quantinuum постига 48 логически кюбита от 98 физически, но още не с точността и мащаба, нужни за атаки срещу шифри.[49]

## Microsoft Majorana 1

Majorana 1 е процесор на Microsoft, който използва топологични свръхпроводници в опит да постигне топологично квантово изчисление, по-устойчиво на грешки от обичайните подходи.[50] Устройството побира осем кюбита.[51] 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.[52] Самите автори на статията в Nature пишат, че измерванията „сами по себе си не определят“ дали откритите състояния са топологични.[53] Квантовият хардуер на Microsoft е обект на спорове още от оттеглената през 2018 г. статия в Nature.[54]

## Заплахата за шифроването

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.[55] Подобрението идва изцяло от по-ефективни алгоритми, а предположенията за хардуера (грешка на вратите 0,1 %, цикъл от една микросекунда) остават същите.[56]

Австралийската Iceberg Quantum твърди, че с кодове QLDPC разбиването на RSA-2048 може да стане с по-малко от 100 000 физически кюбита,[57] но архитектурата е проверена само чрез числени симулации.[58] 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.[59] Google не публикува самите схеми, а само доказателство с нулево знание, че оценката е вярна.[60] Поддържането на изчисления без грешки с стотици хиляди кюбити за минути или дни обаче остава нерешен инженерен проблем.[61]

Заради тази заплаха Националният институт за стандарти и технологии на САЩ (NIST) стандартизира алгоритми за постквантова криптография.[62] Криптосистемите, базирани на решетки, не са известни като уязвими за квантови компютри.[63]

## Нобеловата награда за физика (2025)

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“.[64] Тримата правят откритието в средата на 1980-те години в Калифорнийския университет в Бъркли.[68] Според Йоран Юхансон от Технологичния университет „Чалмерс“ те пренасят квантовото тунелиране от микросвета върху свръхпроводящи чипове, което позволява създаването на квантови компютри.[65] Кларк казва, че „основата на квантовите изчисления се крепи до голяма степен на нашето откритие“.[66] През 2014 г. Мартинис и екипът му преминават в Google, за да построят първия полезен квантов компютър.[67]

## Скептицизъм

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.[69] 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.“[70]

## Вижте също

- [Квантово разпределение на ключове (QKD)](https://wikib.online/article/kvantovo-razpredelenie-na-klyuchove-qkd)
- [Постквантова криптография](https://wikib.online/article/postkvantova-kriptografiya)
- [Nvidia](https://wikib.online/article/nvidia)
- [AlphaFold](https://wikib.online/article/alphafold)
- [Термоядрен синтез](https://wikib.online/article/termoyadren-sintez)
- [Neuralink и мозъчно-компютърните интерфейси](https://wikib.online/article/neuralink-i-mozachno-kompyutarnite-interfeysi)
- [Илон Мъск](https://wikib.online/article/ilon-mask)
- [Tesla](https://wikib.online/article/tesla)
- [Polymarket](https://wikib.online/article/polymarket)
- [Етериум](https://wikib.online/article/eterium)

## Доказателства към твърденията

1. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

2. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

3. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

4. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

5. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

6. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

7. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

8. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

9. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

10. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

11. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

12. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

13. IBM Quantum Platform — https://en.wikipedia.org/wiki/IBM_Quantum_Platform

14. IBM Quantum Platform — https://en.wikipedia.org/wiki/IBM_Quantum_Platform

15. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

16. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

17. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

18. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

19. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

20. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

21. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

22. Quantum supremacy — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_supremacy

23. Quantum supremacy — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_supremacy

24. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

25. Willow processor — https://en.wikipedia.org/wiki/Willow_processor

26. Willow processor — https://en.wikipedia.org/wiki/Willow_processor

27. Willow processor — https://en.wikipedia.org/wiki/Willow_processor

28. Willow processor — https://en.wikipedia.org/wiki/Willow_processor

29. Willow processor — https://en.wikipedia.org/wiki/Willow_processor

30. Willow processor — https://en.wikipedia.org/wiki/Willow_processor

31. Willow processor — https://en.wikipedia.org/wiki/Willow_processor

32. Willow processor — https://en.wikipedia.org/wiki/Willow_processor

33. Willow processor — https://en.wikipedia.org/wiki/Willow_processor

34. Quantum ‘echoes’ reveal the potential of Google’s quantum computer — https://www.sciencenews.org/?p=3161421

35. Quantum ‘echoes’ reveal the potential of Google’s quantum computer — https://www.sciencenews.org/?p=3161421

36. Quantum ‘echoes’ reveal the potential of Google’s quantum computer — https://www.sciencenews.org/?p=3161421

37. Quantum ‘echoes’ reveal the potential of Google’s quantum computer — https://www.sciencenews.org/?p=3161421

38. Quantum ‘echoes’ reveal the potential of Google’s quantum computer — https://www.sciencenews.org/?p=3161421

39. Quantum ‘echoes’ reveal the potential of Google’s quantum computer — https://www.sciencenews.org/?p=3161421

40. Google says it made a breakthrough toward practical quantum computing — https://www.engadget.com/science/google-says-it-made-a-breakthrough-toward-practical-quantum-computing-183502245.html

41. Google says it made a breakthrough toward practical quantum computing — https://www.engadget.com/science/google-says-it-made-a-breakthrough-toward-practical-quantum-computing-183502245.html

42. Quantum error correction — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_error_correction

43. Quantum error correction — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_error_correction

44. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

45. IBM will build monster 10,000-qubit quantum computer by 2029 — https://www.livescience.com/technology/computing/ibm-will-build-monster-10-000-qubit-quantum-computer-by-2029-after-solving-science-behind-fault-tolerance

46. IBM will build monster 10,000-qubit quantum computer by 2029 — https://www.livescience.com/technology/computing/ibm-will-build-monster-10-000-qubit-quantum-computer-by-2029-after-solving-science-behind-fault-tolerance

47. IBM will build monster 10,000-qubit quantum computer by 2029 — https://www.livescience.com/technology/computing/ibm-will-build-monster-10-000-qubit-quantum-computer-by-2029-after-solving-science-behind-fault-tolerance

48. IBM will build monster 10,000-qubit quantum computer by 2029 — https://www.livescience.com/technology/computing/ibm-will-build-monster-10-000-qubit-quantum-computer-by-2029-after-solving-science-behind-fault-tolerance

49. Q-Day Just Got Closer: Three Papers in Three Months Are Rewriting the Quantum Threat Timeline — https://thequantuminsider.com/2026/03/31/q-day-just-got-closer-three-papers-in-three-months-are-rewriting-the-quantum-threat-timeline/

50. Majorana 1 — https://en.wikipedia.org/wiki/Majorana_1

51. Majorana 1 — https://en.wikipedia.org/wiki/Majorana_1

52. Majorana 1 — https://en.wikipedia.org/wiki/Majorana_1

53. Majorana 1 — https://en.wikipedia.org/wiki/Majorana_1

54. Majorana 1 — https://en.wikipedia.org/wiki/Majorana_1

55. How to factor 2048 bit RSA integers with less than a million noisy qubits — https://arxiv.org/abs/2505.15917

56. Q-Day Just Got Closer: Three Papers in Three Months Are Rewriting the Quantum Threat Timeline — https://thequantuminsider.com/2026/03/31/q-day-just-got-closer-three-papers-in-three-months-are-rewriting-the-quantum-threat-timeline/

57. Q-Day Just Got Closer: Three Papers in Three Months Are Rewriting the Quantum Threat Timeline — https://thequantuminsider.com/2026/03/31/q-day-just-got-closer-three-papers-in-three-months-are-rewriting-the-quantum-threat-timeline/

58. Q-Day Just Got Closer: Three Papers in Three Months Are Rewriting the Quantum Threat Timeline — https://thequantuminsider.com/2026/03/31/q-day-just-got-closer-three-papers-in-three-months-are-rewriting-the-quantum-threat-timeline/

59. Q-Day Just Got Closer: Three Papers in Three Months Are Rewriting the Quantum Threat Timeline — https://thequantuminsider.com/2026/03/31/q-day-just-got-closer-three-papers-in-three-months-are-rewriting-the-quantum-threat-timeline/

60. Q-Day Just Got Closer: Three Papers in Three Months Are Rewriting the Quantum Threat Timeline — https://thequantuminsider.com/2026/03/31/q-day-just-got-closer-three-papers-in-three-months-are-rewriting-the-quantum-threat-timeline/

61. Q-Day Just Got Closer: Three Papers in Three Months Are Rewriting the Quantum Threat Timeline — https://thequantuminsider.com/2026/03/31/q-day-just-got-closer-three-papers-in-three-months-are-rewriting-the-quantum-threat-timeline/

62. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

63. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

64. John Clarke, Michel Devoret and John Martinis win the 2025 Nobel Prize for Physics — https://physicsworld.com/a/john-clarke-michel-devoret-and-john-martinis-win-the-2025-nobel-prize-for-physics/

65. John Clarke, Michel Devoret and John Martinis win the 2025 Nobel Prize for Physics — https://physicsworld.com/a/john-clarke-michel-devoret-and-john-martinis-win-the-2025-nobel-prize-for-physics/

66. John Clarke, Michel Devoret and John Martinis win the 2025 Nobel Prize for Physics — https://physicsworld.com/a/john-clarke-michel-devoret-and-john-martinis-win-the-2025-nobel-prize-for-physics/

67. John Clarke, Michel Devoret and John Martinis win the 2025 Nobel Prize for Physics — https://physicsworld.com/a/john-clarke-michel-devoret-and-john-martinis-win-the-2025-nobel-prize-for-physics/

68. John Clarke, Michel Devoret and John Martinis win the 2025 Nobel Prize for Physics — https://physicsworld.com/a/john-clarke-michel-devoret-and-john-martinis-win-the-2025-nobel-prize-for-physics/

69. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

70. Quantum computing — https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing

## Метаданни

- Каноничен URL: https://wikib.online/article/kvantov-kompyutar
- Лиценз: CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)
- Ревизия: 1
- Статус: published
- Език: bg
- JSON: https://wikib.online/api/public/articles/kvantov-kompyutar