Немецкая Saxon Q представила первые в мире квантовые компьютеры на алмазных процессорах

Революция в квантовых вычислениях

Немецкая компания Saxon Q объявила о коммерческом запуске квантовых компьютеров SXQ128 и SXQ512 — соответственно на 128 и 512 физических кубитов. Разработчики называют их первыми системами на алмазных NV-центрах (азотных вакансиях), преодолевшими рубеж в десять кубитов. Обе установки выполнены в формате стандартной серверной стойки, подключаются к обычной электросети и работают при комнатной температуре.

Технология алмазных кубитов

Вместо сверхпроводящих схем Saxon Q использует микроскопические дефекты в искусственных алмазах — азотно-вакансионные центры (NV-центры). В таких алмазах кубиты формируются на основе отрицательно заряженных NV-центров — дефектов кристаллической решётки, в которых атом азота соседствует с вакантным узлом. Квантовая информация кодируется в спиновых состояниях электронов и расположенных поблизости атомных ядер. Начальное состояние задаётся лазерными импульсами, операции выполняются микроволновыми и радиочастотными сигналами, а результат считывается по флуоресценции NV-центров.

Алмазная решётка достаточно хорошо изолирует спины от теплового окружения, чтобы процессор мог работать при обычной температуре и достаточно долго сохранять когерентность квантовых состояний. Это позволило отказаться от криогенных холодильников, вакуумных камер и специально подготовленных помещений, традиционно необходимых для квантовых вычислений.

Производственные инновации

Главным производственным достижением Saxon Q стала совместная имплантация в алмаз ионов азота и серы. Обычные методы преобразуют в пригодные NV-центры лишь 1–10% внедрённых атомов, тогда как добавление серы повысило выход функциональных кубитов более чем до 85%. Сера способствует как образованию вакансий рядом с азотом, так и сохранению отрицательного заряда NV-центров, необходимого для работы кубита.

Компания Saxon Q создана в 2021 году физиками из Лейпцигского университета. Машины построены на производственных процесcах, совместимых с полупроводниковой технологией, и защищены более чем 220 патентами и патентными заявками. По словам генерального директора и сооснователя Saxon Q Мариуса Грундманна, три десятилетия квантовые вычисления на NV-центрах оставались вопросом производства из-за низкого выхода годных кубитов. Компания смогла решить эту задачу.

Технические характеристики

Заявленная максимальная точность квантовых вентилей достигает 99,92%, что соответствует менее одной ошибке на тысячу операций. Энергопотребление при этом в 6–10 раз меньше, чем у вычислительных кластеров на GPU. Системы работают в непрерывном режиме, не требуя циклов калибровки или специального контроля условий окружающей среды.

Важно понимать, что числа 128 и 512 не означают, что все кубиты образуют единый полностью связанный квантовый регистр. Системы построены по многопроцессорной модульной схеме: в SXQ128 внутри каждого ядра полностью запутываются восемь кубитов, а в SXQ512 — шестнадцать. Общая ёмкость образуется объединением нескольких NV-модулей под управлением фирменной квантовой операционной системы. Платформа допускает многопроцессорную конфигурацию и облегчает апгрейд в соответствии с потребностями.

Применение и поставки

Машины совместимы с Qiskit и OpenQASM и предназначены для вариационных алгоритмов, квантовой химии, моделирования материалов, оптимизации и квантовых свёрточных нейронных сетей. Две системы предыдущего поколения уже работают в Немецком аэрокосмическом центре и Институте Фраунгофера IWU.

«Мы начали использовать мобильную квантовую вычислительную систему Saxon Q в июне 2025 года для задач промышленной оптимизации в области обработки материалов и робототехники. С момента установки система непрерывно работает при комнатной температуре и превзошла заявленные в тендере показатели точности выполнения логических операций», — рассказал Альбрехт Хенель, руководитель отдела цифрового производственного двойника в Институте Фраунгофера IWU.

SXQ128 обещают поставить через три месяца после заказа, тогда как поставки SXQ512 должны начаться во втором квартале 2027 года. В планах компании — масштабирование системы до 10 000 кубитов и более, а также разработка квантовых сопроцессоров для размещения в дата-центрах и встраиваемого решения для массового рынка.