О развитии в Китае гибридных квантово-классических вычислительных систем

Квантовые технологии (КТ) являются передовой областью нового витка научно-технической революции и промышленных преобразований, имея далеко идущее стратегическое значение для национальной безопасности, экономического развития и научно-технической конкурентоспособности. Китай придаёт исключительно большое значение развитию КТ. В «Плане
15-й пятилетки» (2026-2030гг) они включены в список стратегических отраслей наряду с искусственным интеллектом, полупроводниками, биотехнологиями, новыми материалами, водородной энергетикой и другими направлениями.

В настоящее время квантовые вычисления находятся на критическом этапе ускоренного перехода от лабораторных испытаний к промышленному внедрению. В этом процессе наблюдается заметная тенденция: центр тяжести развития смещается от прорывов в производительности отдельных квантовых процессоров к созданию целостной квантово-классической гибридной вычислительной архитектуры – глубокой интеграции квантовых процессоров с классическими высокопроизводительными вычислительными системами (HPC, High-Performance Computing). Этот переход знаменует собой новый этап эволюции китайской стратегии квантовых вычислений – от «точечного прорыва» к «системной интеграции».

В 2025-2026 годах развитие квантовых вычислений в Китае приобрело ярко выраженный системный характер. Объектом развития перестал быть отдельный квантовый процессор, усилия сосредоточены на создании целостной технологической экосистемы, охватывающей аппаратные средства, программное обеспечение, облачные платформы и суперкомпьютерные системы.

На аппаратном уровне важнейшей вехой стало создание в 2025 году сверхпроводящего квантового вычислительного прототипа «Цзучунчжи-3» (Zuchongzhi-3) в Университете науки и технологий Китая (University of Science and Technology of China, USTC). Устройство содержит 105 считываемых кубитов и 182 связующих кубита, время когерентности кубитов достигло 72 микросекунд, точность однокубитных вентилей – 99,90%, двухкубитных – 99,62%, комплексные показатели вышли на передовой мировой уровень. Испытания показали, что «Цзучунчжи-3» выполняет случайную выборку квантовых цепей для 83 кубитов с глубиной 32 слоя со скоростью, в квадриллионы раз превышающей скорость самого быстрого в мире суперкомпьютера (быстрее в 1015 раз), что демонстрирует сильнейшее на тот момент квантовое превосходство в данной области.

Одновременно значительный прорыв произошёл и в области фотонных технологий. В мае 2026 года команда USTC создала квантовый вычислительный прототип «Цзючжан-4» (Jiuzhang-4), способный манипулировать и детектировать до 3050 фотонов в одном прогоне. Это значительный скачок (почти в 10 раз) по сравнению с предыдущей версией («Цзючжан-3.0»), которая работала с 255 фотонами. Система решила задачу выборки гауссовых бозонов (Gaussian Boson Sampling, GBS) за 25,6 микросекунды. По оценкам исследователей, самому мощному современному суперкомпьютеру (например, El Capitan в США) для выполнения аналогичного расчёта с использованием лучших классических методов потребовалось бы более 1042 лет.

Для достижения таких результатов команда разработала высокоэффективный источник света на основе оптического параметрического генератора и интерферометр с пространственно-временным смешанным кодированием. В систему интегрировали 1024 оптических поля в сжатом состоянии, организованных в 8176-модовую пространственно-временную схему. Это позволило снизить оптические потери и улучшить синхронизацию временных каналов – главные ограничения фотонных платформ.

Однако настоящий прорыв заключается в том, что эти квантовые процессоры больше не являются просто лабораторными прототипами – они начинают встраиваться в целостную вычислительную систему. Созданный в декабре 2025 года совместно компаниями China Telecom Quantum Group (CTQG) и QuantumCTek сверхпроводящий квантовый компьютер «Тяньянь-287» (Tianyan-287) использует тот же чип, что и «Цзучунчжи-3», но это уже не лабораторный прототип, а система, предназначенная для коммерческого использования. Это знаменует переход китайских квантовых вычислений от стадии «создания чипа» к стадии «создания системы». «Цзучунчжи-3» подключается к облачной платформе квантовых вычислений «Тяньянь» (Tianyan, «Небесное око») и может быть доступным для пользователей по всему миру.

Помимо двух упомянутых выше направлений развития вычислительных систем (сверхпроводящие – серия «Цзучунчжи» и фотонные – серия «Цзючжан») активно ведутся НИОКР и по системам, построенных на других архитектурах: ионные ловушки, нейтральные ультрахолодные атомы,
NV-центры в алмазах.

В июле 2026 года на Всемирной конференции по искусственному интеллекту (World Artificial Intelligence Conference, WAIC) в г. Шанхае впервые был представлен прототип гетерогенной обучающей системы Shanghai Cube Pro, знаменующий собой важный прорыв в области гибридных квантово-классических вычислительных мощностей. Его суть заключается в создании платформы, которая объединяет различные типы вычислительных узлов (нейтрально-атомный квантовый процессор, суперузлы на базе графических процессоров (GPU) и коммутаторы) для решения сложных задач искусственного интеллекта. Такой подход позволяет использовать преимущества разных вычислительных парадигм: квантовые процессоры могут эффективно решать некоторые задачи оптимизации и обработки данных, а классические GPU – масштабировать обучение и работу больших нейронных сетей.

Созданный в Китае QPU-узел стабильно формирует и управляет массивом из 2048 бездефектных физических кубитов, используя разделённую архитектуру хранения и запутанности доменов, обеспечивая высокоточные квантовые вентильные операции. На основе национальных чипов коммутаторов и протоколов связи задержка в обмене данными между суперузлами на базе GPU и QPU-узлами была сжата до микросекунд, что создало новую гетерогенную вычислительную основу – «квантовый фундамент, классическое ускорение».

Это позволило преодолеть узкое место производительности, которое ранее сдерживалось разрозненным развитием классических и квантовых вычислительных мощностей. Китайские предприятия последовательно строят двунаправленную открытую экосистему «ИИ для квантовых вычислений» и «квантовые вычисления для усиления ИИ», уделяя особое внимание решению ключевых проблем, таких как сложность тестирования квантовых систем, низкая эффективность проектирования схем и шумовые помехи.

Так, китайская компания Turing Quantum заключила на промышленном уровне следующие договора о партнерстве:

В декабре 2025 года с компанией Moore Threads для создания гетерогенной вычислительной платформы «QPU+GPU». Идея в том, чтобы использовать сильные стороны обоих типов оборудования: квантовый процессор от Turing Quantum для задач, где принципиально нужен квантовый параллелизм (например, оптимизация сложных систем, моделирование молекул), а мощные GPU Moore Threads (вроде линейки Huashan, заточенной под ИИ) – для классических вычислительных блоков, обработки данных и задач машинного обучения.
В марте 2026 года – соглашение с компанией Kehua Data о развёртывании интеллектуальных центров квантово-суперкомпьютерной интеграции. Kehua Data – крупный игрок в сфере инфраструктуры для центров обработки данных (в том числе решений для энергоснабжения и охлаждения). Совместная работа направлена на то, чтобы физически и программно объединить квантовые вычислительные ресурсы Turing Quantum с мощностями классических суперкомпьютеров в рамках единого интеллектуального центра. Ключевой вызов тут – не просто поставить оборудование рядом, а разработать промежуточное ПО (middleware), которое обеспечит бесшовный обмен данными и корректное распределение вычислительных задач между квантовыми и классическими узлами. Такие центры станут базой для решения масштабных задач: от разработки новых материалов и лекарств до сложного прогнозирования в финансах и логистике.

Кроме того, в апреле 2026 года компания получила инвестиции в несколько сотен миллионов юаней от Национального фонда венчурного капитала (National Venture Capital Guidance Fund). Эти средства были направлены на две ключевые цели:

ускорение промышленного внедрения квантовых вычислений в реальные отраслевые сценарии;
ускорение строительства и развёртывание интеллектуальных центров квантово-суперкомпьютерной интеграции, о которых шла речь в мартовском соглашении с Kehua Data.

В мае 2026 года Turing Quantum сообщила о завершении комплексной адаптации и проверки своего программно-аппаратного комплекса фотонных квантовых вычислений – он был полностью сопряжён с GPU и операционными системами своего производства. Компания впервые реализовала замкнутый технологический цикл исключительно на национальной базе: разработала квантовые алгоритмы, провела ускоренное моделирование на локальных GPU, организовала управление задачами через единую облачную платформу и выполнила расчёты на фотонном квантовом компьютере. Таким образом, теперь вся цепочка квантовых вычислений может функционировать в рамках собственной вычислительной инфраструктуры.

В настоящее время Китай использует стратегию синхронного развития аппаратной платформы и программной инфраструктуры.

В аппаратной сфере КНР сознательно развивает сразу несколько принципиально разных технологических трека. Параллельное развитие различных направлений позволяет Китаю диверсифицировать риски: если в одной архитектуре возникнут технологические «узкие места» (например, проблемы с масштабированием или охлаждением), прогресс можно будет поддерживать за счёт другой. Кроме того, разные платформы лучше подходят под разные типы задач, поэтому их наличие даёт более широкий спектр прикладных возможностей.

В сфере программного обеспечения и платформ сервис «Тяньянь» (Tianyan) создал полноценную экосистему облачных квантовых вычислений.

Платформа «Тяньянь» была запущена в ноябре 2023 года. К августу 2026 года совокупное количество посещений превысило 50 миллионов, число экспериментальных задач – более 4,5 миллиона, география обслуживания охватывает более 60 стран. В 2026 году агентство ICV TA&K опубликовало отчёт («2026 Global Quantum Computing Industry Development Outlook»), в котором платформу Tianyan отнесли к группе мировых лидеров – наряду с американской IBM Quantum Platform и рядом других передовых решений.

Функционал платформы «Тяньянь» можно разложить на несколько уровней:

Доступ к квантовым ресурсам по модели облачных сервисов – пользователи могут запускать квантовые задачи на реальных установках (или симуляторах) удалённо, без необходимости иметь собственную квантовую лабораторию. Это критично для быстрого распространения технологии и вовлечения университетов, стартапов и индустриальных партнёров.
Инструменты разработки и библиотеки – в экосистеме «Тяньянь» предусмотрены набор программных инструментов (Software Development Kit, SDK), библиотеки квантовых операций, средства трансляции квантовых алгоритмов и отладки. Это снижает порог входа для разработчиков, которые привыкли к классическим языкам программирования и инструментам.
Гибридные квантово-классические рабочие процессы – поскольку большинство практических задач сегодня решаются гибридными методами (часть на классических GPU/CPU, часть на квантовом процессоре), платформа поддерживает сценарии, где квантовый модуль встраивается в классический пайплайн (подготовка данных, оптимизация параметров, постобработка результатов).
Управление задачами, диспетчеризация и приоритизация – облачная платформа берёт на себя распределение задач между разными типами квантовых устройств (сверхпроводящими, фотонными) и симуляторами, учитывая доступность ресурсов, требования к точности и времени выполнения.
Интеграция с инструментами машинного обучения и моделирования – для ускорения прикладных расчётов (например, в химии, материаловедении, финансах) платформа обеспечивает связки с классическими ML-фреймворками и средствами численного моделирования, чтобы пользователь мог быстро переходить от идеи к прототипу.

Такой подход превращает «Тяньянь» из простого интерфейса к квантовому компьютеру в полноценную прикладную экосистему – он закрывает не только техническую сторону (доступ к аппаратному обеспечению), но и организационную (управление задачами, очереди, квоты), а также методическую (обучение, шаблоны, примеры).

Разработанная китайцами платформа «Тяньянь» указывает на изменения стратегии развития вычислительных систем страны. Анализ её архитектуры показывает, что её функциональные возможности существенно выходят за рамки традиционных сервисов удалённого доступа к квантовым процессорам. Несмотря на официальное позиционирование в качестве облачной платформы доступа к квантовым вычислениям, фактически «Тяньянь» выполняет функции централизованного управления распределёнными вычислительными ресурсами. Для этого в единую вычислительную среду были интегрированы сверпроводящие квантовые процессоры Tianyan-176, Tianyan-287 и Tianyan-504, и позже подключённый фотонный Tianyan-P2000, программные симуляторы, библиотека квантовых алгоритмов CqLib, средства автоматической компиляции квантовых схем и классические высокопроизводительные вычислительные комплексы.

Справочно

Tianyan-176

Система построена на процессорах, архитектура которых схожа с Zuchongzhi 2.0 – ранее разработанным китайским сверхпроводящим квантовым компьютером. Tianyan-176 и его вторая версия (Tianyan-176 II) были развёрнуты в рамках облачной платформы Tianyan в 2023 году и интегрированы с кластерами высокопроизводительных вычислений (HPC) для гибридных квантово-классических вычислений.

Tianyan-287

Эта система использует процессор, архитектура которого аналогична экспериментальному чипу Zuchongzhi 3.0. Tianyan-287 – это 105-кубитный сверхпроводящий квантовый компьютер со 182 связями (couplers), организованными в квадратную решётку. В декабре 2025 года система была развёрнута для коммерческого облачного доступа на платформе Tianyan.

Tianyan-504

В основе Tianyan-504 лежит 504-кубитный чип «Сяохун» (Xiaohong). Это первый в Китае сверхпроводящий квантовый чип, превысивший порог в 500 кубитов. Разработка велась совместно China Telecom Quantum Group (CTQG), Центром передового опыта в области квантовой информации и квантовой физики при Китайской академии наук и компанией QuantumCTek. Основная цель чипа – не просто достижение вычислительной мощности, а отработка системы измерения и управления на большом количестве кубитов для создания более крупных квантовых процессоров следующего поколения.

Tianyan-P2000

Этот компьютер построен на фотонной технологии. В отличие от сверхпроводящих систем, которые требуют экстремально низких температур, фотонные системы могут работать при комнатной температуре. Это даёт им более длительное время когерентности, меньший уровень шума и снижает эксплуатационные расходы. Кроме того, фотонные кубиты могут напрямую взаимодействовать с существующими волоконно-оптическими и квантовыми сетями связи. Tianyan-P2000 создан совместно CTQG и компанией Jiuzhang (Jinan) Quantum Technology под руководством Центра передового опыта Китайской академии наук. Его архитектура основана на прототипе Jiuzhang 4.0.

Программная платформа обеспечивает автоматический выбор вычислительной архитектуры, распределение задач между различными типами вычислителей, управление очередями выполнения, динамическую переконфигурацию вычислительной среды и централизованное управление имеющимися ресурсами. В данном случае, квантовый процессор впервые рассматривается не как самостоятельная вычислительная система, а как специализированный модуль единой распределённой инфраструктуры. По принципу функционирования «Тяньянь» фактически воспроизводит архитектуру современных HPC-центров, в которых пользователь взаимодействует не с конкретным вычислительным устройством, а с единой системой управления вычислительными ресурсами.

Исходя из архитектуры платформы, можно сделать вывод, что «Тяньянь» рассматривается китайскими разработчиками не как самостоятельный облачный сервис, а как системообразующий программный уровень формируемой национальной квантово-классической вычислительной инфраструктуры. При этом её архитектура изначально ориентирована на совместную эксплуатацию нескольких поколений квантовых процессоров, программных симуляторов и классических суперкомпьютеров в составе единой распределённой вычислительной среды.

Реальное назначение платформы «Тяньянь» наиболее полно раскрывается при анализе развития квантовых процессоров семейства «Цзучунчжи» (Zuchongzhi), которые следует рассматривать не как самостоятельное направление исследований, а как аппаратную основу комплексной вычислительной архитектуры. Если предыдущие поколения китайских квантовых процессоров были ориентированы преимущественно на достижение рекордных аппаратных характеристик и демонстрацию квантового превосходства, то при создании процессора Zuchongzhi-3 приоритет был смещён на обеспечение его длительной эксплуатации в составе распределённой вычислительной инфраструктуры. Фактически аппаратные решения, реализованные в процессоре, соответствуют требованиям функционирования в составе распределённой квантово-классической вычислительной среды, где квантовые вычислители работают совместно с классическими HPC-комплексами.

Реализация стратегии синхронного развития аппаратной платформы и программной инфраструктуры существенно расширяет возможности Китая в областях, критически зависящих от высокопроизводительных вычислений. Использование единой квантово-классической вычислительной среды создаёт предпосылки для ускорения моделирования физических процессов, разработки новых материалов, оптимизации аэродинамических расчётов, совершенствования систем ИИ и обработки больших массивов данных. В военной сфере подобная инфраструктура потенциально может использоваться для ускорения расчётов при проектировании перспективных образцов вооружения, моделировании поражающих факторов, обработке разведывательной информации, расчёте сложных логистических моделей и решении задач оперативного планирования, требующих значительных вычислительных ресурсов.

Таким образом, к 2026 году Китай достиг системных прорывов в области гибридных квантово-классических вычислительных систем, что характеризуется явным переходом от точечного прорыва к полностековой системе (Full-stack system) – вертикально интегрированной технологической цепочке, которая охватывает все уровни – от «железа» до пользовательских приложений, а также их органичную интеграцию с классической вычислительной инфраструктурой.

На стратегическом уровне в «Плане 15-й пятилетки» квантовые технологии определены как новая точка экономического роста, утверждена параллельная стратегия развития отказоустойчивых универсальных квантовых компьютеров и масштабируемых специализированных квантовых систем. Это знаменует всесторонний переход китайских квантовых вычислений от лабораторной верификации к промышленному внедрению.

На технологическом уровне сверхпроводящий процессор
«Цзучунчжи-3» и фотонный процессор «Цзючжан-4» являются одними из мировых лидеров на двух различных технологических платформах.

Демонстрация прототипа гетерогенной обучающей системы Shanghai Cube Pro впервые реализовала полную интеграцию национального нейтрально-атомного квантового компьютера, суперузлов GPU и коммутаторов, переведя концепцию гибридной квантово-классической архитектуры из теоретической плоскости в инженерную практику.

На платформенном уровне «Тяньянь» стала первой в мире облачной платформой, одновременно предоставляющей услуги с «квантовым превосходством» по двум технологиям – фотонной и сверхпроводящей, и по совокупной мощности вошла в мировую элиту.

На промышленном уровне в основном создан полный стек технологий с полной локализацией – замкнутый цикл от чипов, оборудования, программного обеспечения до облачной платформы уже завершён. Системные возможности развития квантовых вычислений в Китае уверенно укрепляются, что закладывает основу для достижения лидирующих позиций страныв глобальной квантовой технологической конкуренции.

8 views