Основные выводы:
- Компания IBM развернула систему IBM Quantum System Two с процессором IBM Quantum Nighthawk r2 в лаборатории Hyde Park Labs Чикагского университета для поддержки Национального центра квантовых алгоритмов (NQAC) и более широкой экосистемы квантовых технологий Иллинойса.
- IBM является ключевым партнером NQAC в Чикаго, который был создан штатом Иллинойс совместно с Иллинойсским парком квантовых и микроэлектронных технологий (IQMP). IQMP станет кампусом квантовых вычислений на территории бывшего завода US Steel South Works на юго-востоке Чикаго и в конечном итоге разместит в себе новый компьютер и NQAC.
- Система IBM Quantum System Two располагается на уровне улицы за панорамными окнами в лаборатории Hyde Park Labs на 53-й улице. Генеральный директор IQMP Харли Т. Джонсон называет ее «вероятно, самым публично доступным квантовым компьютером в мире».
- Иллинойсский университет, Чикагский университет и другие ключевые исследовательские и бизнес-институты региона уже ведут важные исследования, развивающие квантовые вычисления как технологию, науку и отрасль.
- Джонсон и Мейсон подчеркивают, что лидерство Иллинойса в квантовой сфере уходит корнями в десятилетия инвестиций в научные и инженерные кадры. На всем Среднем Западе университеты, национальные лаборатории и технологические компании внесли свой вклад в развитие поколений исследователей, инженеров и предпринимателей.
Харли Т. Джонсон хочет, чтобы Чикаго стал Кремниевой долиной квантовых вычислений.
Джонсон — профессор механики и машиностроения в Иллинойсском университете в Урбане-Шампейне (U of I.) и генеральный директор Иллинойсского парка квантовых и микроэлектронных технологий (IQMP). Он входит в группу лидеров из академических кругов, правительства и промышленности, которые работают над тем, чтобы превратить Чикаго в центр американской индустрии квантовых вычислений.
У этих усилий есть материальная база. Благодаря инвестициям штата Иллинойс в размере 500 миллионов долларов под руководством губернатора Джей Би Прицкера, а также поддержке со стороны IBM, U of I., Чикагского университета и других партнерских организаций, IQMP станет масштабным кампусом на пирсе, где когда-то располагался завод U.S. Steel South Works на юго-востоке Чикаго.
В рамках этого проекта штат учредил Национальный центр квантовых алгоритмов (NQAC) — базирующуюся в Чикаго совместную инициативу, направленную на развитие квантовых алгоритмов и приложений для поддержки зарождающейся индустрии квантовых вычислений. Компания IBM выступает в роли ключевого партнера.
Для поддержки центра алгоритмов и окружающей квантовой экосистемы компания IBM представила недавно установленную систему IBM Quantum System Two с процессором IBM Quantum Nighthawk r2 в лаборатории UChicago Hyde Park Labs. Система будет работать в UChicago, а затем переедет на территорию кампуса IQMP, который станет постоянным домом как для NQAC, так и для нового квантового компьютера.
Прицкер и Джонсон присоединились к группе лидеров Иллинойса на церемонии перерезания ленточки, включая президента UChicago Пола Аливисатоса, председателя Корпорации экономического развития Иллинойса Джона Аткинсона, помощника директора и главного директора по работе с кадрами Департамента торговли и экономического развития Иллинойса Стасию Эдвардс, генерального директора P33 Брэда Хендерсона, канцлера U of I. Чарльза Исбелла и вице-президента UChicago по исследованиям Надью Мейсон. Директор по исследованиям IBM Джей Гамбетта и директор центров квантовых алгоритмов Ханхи Пайк стояли вместе с ними, чтобы представить квантовый компьютер на церемонии 6 ноября.
Мейсон занимается исследованиями и является лидером в квантовой области на протяжении десятилетий и сыграла ключевую роль в создании квантовой экосистемы Чикаго.
По ее словам, появление IBM Quantum System Two ускорит работу и усилит интерес к квантовым вычислениям, которые уже пустили корни в регионе.
Джонсон отметил, что для него важно такое заметное расположение компьютера в городе.
«Это, пожалуй, самый публично видимый квантовый компьютер в мире», — сказал Джонсон.
Расположенная на уровне земли за панорамными окнами в Hyde Park Labs на 53-й улице, зеркальная панель IBM Quantum System Two будет отражать лица учеников государственной школы, находящейся всего в одном квартале отсюда, когда они проходят мимо и заглядывают внутрь через стекло.
«Представьте, что можно сказать: „Моя дочь каждый день ходит в школу и проходит мимо настоящего квантового компьютера“. Это поражает воображение», — сказал Джонсон.
По словам Мейсон, взрослые уже вдохновляются возможностями, которые открывает новый квантовый компьютер.
«Для наших аспирантов доступ к квантовому компьютеру — это нечто невероятное», — сказала она.
В Школе инженерии Прицкера при UChicago есть множество студентов и исследователей с глубокими знаниями в области науки и техники квантовой информации. Но в преддверии церемонии перерезания ленточки, по словам Мейсон, к ней обращались профессора и администраторы из области физики, других инженерных дисциплин и даже медицины, и все они были заинтересованы в применении квантовых технологий в своих собственных сферах. Присутствие ведущего квантового компьютера в столь публичном месте является мощным источником вдохновения, а также практическим инструментом.
Система IBM Quantum System Two — новая, но квантовый импульс Иллинойса не ослабевает
Пайк сравнил коалицию, продвигающую квантовые вычисления в Иллинойсе, с «Мстителями» — супергероями, работающими вместе для достижения великих общих целей. Такие организации, как Департамент торговли и экономического развития Иллинойса, Чикагский университет, Иллинойсский университет, Чикагская квантовая биржа, чикагский центр технологий и инноваций P33 и Корпорация экономического развития Иллинойса, потратили годы на создание фундамента для того, что сейчас зарождается на южной стороне Чикаго.
Пайк отметил, что многочисленные лидеры, включая Джонсона и Мейсон, помогли сделать этот прогресс возможным, и подчеркнул, что руководство губернатора Прицкера сыграло важнейшую роль в успехе этой инициативы.
В регионе также проводятся важные исследования в области квантовых вычислений. В 2026 году совместная команда из Чикагского университета и IBM продемонстрировала квантовое превосходство на структурированной вычислительной задаче, предложив альтернативу традиционным тестам на случайную выборку цепей (random circuit sampling benchmarks). Эксперимент, запущенный на квантовой системе IBM, задействовал 70 логических кубитов для выполнения расчетов примерно за 15 минут, превзойдя практические возможности современных ведущих классических методов симуляции и одновременно предоставив встроенный механизм верификации.
Иллинойс также способствует сближению квантовых и высокопроизводительных вычислений (HPC). Исследователи из U of I., Национального центра суперкомпьютерных приложений (NCSA) и IBM интегрировали суперкомпьютер DeltaAI от NCSA с квантовой системой IBM, привнеся в штат возможности квантово-центричных суперкомпьютеров.
После объявления о расширении сотрудничества в апреле 2026 года совместная команда представила свою первую демонстрацию в течение шести месяцев: расчет Cu₃C₆O₆, сильно коррелированного металла с решеткой кагоме, с использованием интегрированных систем DeltaAI и IBM Quantum. Результаты будут представлены на конференции SC26 в ноябре, что подчеркивает темпы инноваций, обеспечиваемые этим сотрудничеством.
Помимо этих научно-технических достижений, штат Иллинойс уделяет все больше внимания практическому применению квантовых инноваций. Центр NQAC играет ключевую роль в этой работе, объединяя представителей промышленности, академических кругов и государственных структур для создания квантовых решений актуальных бизнес- и общественныхответов на вызовы. В рамках программы NQAC Grand Challenge организации-участники изучают возможности применения таких технологий в различных секторах, включая разработку лекарств, передовое производство, энергетику, финансы и логистику.
Описанные выше достижения отражают лишь малую часть инноваций, происходящих по всему Иллинойсу. Ниже приведены дополнительные примеры, иллюстрирующие успехи штата в области развития квантовых вычислений, алгоритмов и прикладных решений.
Передовой край исследований квантовых алгоритмов и приложений в Иллинойсе
Джоанна Ванг — аспирантка пятого года обучения в группе профессора Лауры Гальярди в Школе молекулярной инженерии Прицкера при Чикагском университете. В июле она выступила ведущим автором статьи, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), в которой показала, как классический метод химии может передавать самые сложные расчеты квантовому компьютеру.
Уравнение Шредингера описывает поведение молекул в квантовом масштабе, однако химики не могут решить его точно для большинства реальных молекулярных систем и поэтому вынуждены использовать различные приближения. Точность этих приближений варьируется от одной задачи к другой. Это означает, что исследователи не могут получать численные точные решения электронной структуры, которые могли бы сыграть важную роль в самых разных областях — от производства до материаловедения и медицины, что в итоге затягивает важные открытия и увеличивает их стоимость.
Вычислительная сложность моделирования молекулы лавинообразно возрастает по мере увеличения молекулярной системы. Поэтому специалисты по вычислительной химии, использующие классические методы, вынуждены полагаться на приближения. Один из таких методов — метод самосогласованного поля локализованного активного пространства (LASSCF) — разделяет молекулу на фрагменты и выполняет точные, ресурсоемкие вычисления только там, где электроны взаимодействуют наиболее сильно. Этот метод эффективен, но имеет ограничения. По словам Ванг, классические компьютеры позволяют проводить практические расчеты фрагментов для систем, содержащих до 18 электронов, распределенных по 18 орбиталям.
Команда исследователей из Чикагского университета и IBM применила в качестве солвера фрагментов квантовую диагонализацию на основе выборок (SQD) — мощный квантово-центричный подход к суперкомпьютерному решению химических задач. Полученный в результате метод, LASSQD, во многом напоминает LASSCF. Он выделяет фрагменты, отправляет квантовую схему для каждого из них на квантовое оборудование IBM, объединяет результаты, обновляет орбитали классическим способом и повторяет этот процесс до тех пор, пока решение не сойдется.
Такая замена позволила исследовательской группе смоделировать фрагмент комплекса порфирина железа, содержащий 26 электронов и 24 орбитали — систему, слишком большую для практических точных расчетов методом диагонализации. На более малых системах метод LASSQD соответствовал методу LASSCF с точностью до 1 килокалории на моль. Если другой метод фрагментации на основе SQD, представленный в этом году, оптимизирован для длинных молекул, таких как белки, то подход исследовательской группы, по словам Ванг, ориентирован на катализаторы и металлсодержащие молекулы, где сильно взаимодействующие электроны не поддаются традиционным классическим приближениям.
Ванг рассказала, что сейчас ее работа заключается в поиске практических применений для метода LASSQD.
«Для нас результаты должны иметь химический смысл, — отметила Ванг. — Наша группа не хочет заниматься чем-то просто потому, что мы можем это сделать».
Команды Ванг и Гальярди совместно с исследователями из IBM делают метод LASSQD более доступным благодаря разработке с открытым исходным кодом, что позволяет ученым использовать этот вычислительный инструмент и совершенствовать его для развития квантовых алгоритмов.
Иллинойс находится на передовой промышленного применения квантовых вычислений. В апреле центр NQAC объявил о первых пяти победителях программы Grand Challenges, которые получат финансирование на исследования постдоков, разрабатывающих квантовые приложения для реальных производственных задач. Каждая команда объединяет академическую группу из Иллинойса, компанию в сфере квантовых вычислений и конечного пользователя. Гранты финансируются организацией P33, Северо-Западным университетом и Институтом партнеров по открытиям при Иллинойском университете.
Компания IBM выступает квантовым партнером в двух из пяти проектов-победителей, включая участников программы NQAC Grand Challenge компании Deloitte и AbbVie, которые получили финансирование на совместную работу с IBM и Северо-Западным университетом по созданию подходов квантового моделирования молекул для исследователей в области разработки лекарств. Гранты также получили организации EPRI и Иллинойский университет, которые совместно с IBM изучают возможности применения алгоритмов квантовой оптимизации для повышения эффективности энергосистем.
Многообещающее будущее квантовых вычислений в Иллинойсе
Иллинойс находится в центре исторически сложившегося центра инженерных и научных талантов. Национальные лаборатории, университеты и технологические компании со всего Среднего Запада подготовили уже поколения исследователей и разработчиков.
Как отметил Джонсон, Кремниевая долина во многом была построена инженерами, прошедшими подготовку на Среднем Западе и впоследствии переехавшими на запад для создания компаний в сфере классических вычислений. Джонсон заявил, что цель инициативы IQMP заключается в том, чтобы помочь талантам, развивающимся в агломерации Чикаго, оставаться в регионе, а также привлекать квантовых предпринимателей со всего мира для ведения бизнеса в Чикаго.
По его словам, уже сегодня, прогуливаясь по центру Чикаго, можно встретить одних из лучших специалистов по квантовым вычислениям в мире. По мере роста экосистемы в ближайшие годы он рассчитывает увидеть появление множества узкоспециализированных квантовых предприятий, а также компаний, которые видят ценность квантовых технологий и открывают подразделения в регионе. Он убежден, что этот рост будет стимулировать экономическое развитие далеко за пределами IQMP, принося пользу городу, штату и всему Среднему Западу в целом.
Мейсон отметил, что долгосрочные обязательства IBM сыграли важнейшую роль в развитии квантовой экосистемы Чикаго.
«Компания IBM стала поистине уникальным партнером, — подчеркнул Мейсон. — Они были с нами с самого начала, инвестируя не только в вычислительные мощности и собственные лаборатории, но и понимая, что как компания они становятся сильнее, поддерживая всю экосистему озарений, которые происходят в таких местах, как университетские лаборатории».
Джонсон добавил, что участие IBM имеет особое значение благодаря ранней и неизменной поддержке инициативы IQMP со стороны компании.
«Присутствие IBM в качестве опоры нашей деятельности в Чикаго чрезвычайно важно, — заявил Джонсон. — Это демонстрирует масштаб того, что мы здесь создаем. Это многое значит для жителей нашего города».
