Hitachi и Intel создадут первый в мире дизайн-кит для квантовых чипов на техпроцессе 1,8 нм

Японский консорсум Hitachi, Intel и AIST при поддержке государства создаст первый дизайн-кит для производства квантовых чипов на передовом техпроцессе Intel 18A — это может стать ключом к массовому производству квантовых компьютеров.

Главный итог этого проекта — не 1000 кубитов к 2030 году, а инструмент, который позволит любой инженерной команде в мире проектировать квантовые чипы для серийного производства на техпроцессе 1,8 нм.

Что произошло

22 июля 2026 года японская Hitachi объявила о запуске масштабного проекта в области квантовых вычислений. Вместе с японским подразделением Intel (Intel K.K.) и Национальным институтом передовых промышленных наук и технологий (AIST) компания получила государственное финансирование через организацию NEDO — японское агентство по развитию новых энергетических и промышленных технологий.

Проект нацелен на создание квантового компьютера на основе кремниевых спиновых кубитов, которые будут производиться на техпроцессе Intel 18A — одном из самых продвинутых в мире. Работа продлится до марта 2029 года и является частью национальной японской программы «Ускорение разработки квантовых компьютеров следующего поколения».

Почему дизайн-кит важнее количества кубитов

Большинство заголовков о проекте сделали акцент на дорожной карте: 100 кубитов к фискальному 2028 году и 1000 кубитов к 2030 году. Но на самом деле самое значимое — это не число, а инструмент.

Речь идёт о квантовом PDK (Process Design Kit) — наборе правил проектирования, моделей устройств и конструкторских ограничений, которые позволяют инженерам создавать чипы с помощью стандартных программных средств автоматизации проектирования (EDA) — таких как Cadence или Synopsys — не вступая в переговоры с технологами литейного производства по каждому решению.

Для классических полупроводников PDK — это то, что делает разработку микросхем массовой и доступной. Когда в 2020 году SkyWater Technology открыла свой PDK для 130-нм техпроцесса, это позволило университетским лабораториям и небольшим компаниям по всему миру заказывать реальные чипы на коммерческой фабрике — без необходимости выстраивать эксклюзивные отношения с производителем. Результатом стал бум академических чип-проектов, которые за год до этого были бы финансово невозможны.

Ничего подобного для квантовых чипов на продвинутом техпроцессе сегодня не существует. Квантовый PDK на Intel 18A стал бы первым таким инструментом для 1,8-нм узла. Суть проста: любая команда инженеров с доступом к стандартным EDA-инструментам сможет проектировать кремниевые спиновые кубиты для промышленного производства, не воспроизводя с нуля весь массив технологических знаний, который Hitachi и Intel заложат в набор.

Именно поэтому заместитель директора AIST G-QuAT Масахиро Хорибе описал проект как инструмент для «ускорения формирования и расширения экосистемы». Экосистема в полупроводниках не создаётся наймом людей в существующие компании — она рождается, когда внешние инженеры получают стандартизированный интерфейс для проектирования.

Четыре направления работы

Проект разбит на четыре параллельных рабочих потока.

Первый — разработка архитектуры чипов на 100+ кубитов. Hitachi и Intel K.K. займутся созданием конструкций, которые можно производить с воспроизводимым качеством на серийных линиях — не просто продемонстрировать работоспособный кубит в лаборатории, а обеспечить стабильные характеристики по всей пластине. Сюда же входит разработка криогенной упаковки и периферийных схем управления, способных работать при милликельвиновых температурах.

Второй — создание самого квантового PDK на Intel 18A.

Третий — решение проблемы проводки. По мере роста числа кубитов подводка индивидуальных линий управления от электроники комнатной температуры внутрь разбавительного холодильника на милликельвиновый уровень «съедает» ограниченный холодильный ресурс (порядка 30 микроватт на самой холодной стадии) задолго до того, как можно собрать сколько-нибудь значимый массив кубитов. Hitachi разработает технологии 3D-интеграции: вертикальную укладку кубитных чипов и управляющей электроники с короткими плотными соединениями, работающими при криогенных температурах.

Четвёртый — открытая облачная платформа, которую поведёт AIST через свой центр G-QuAT (Global Research and Development Center for Business by Quantum-AI Technology). Этот центр стоимостью около 62 миллиардов иен (≈379 миллионов долларов) уже принимает первый коммерческий оптический квантовый компьютер Японии — систему MoQuren от OptQC. Облачный доступ к экспериментальному квантовому оборудованию на основе кремниевых спиновых кубитов планируется открыть в фискальном 2027 году — то есть к марту 2028 года.

Почему кремниевые спиновые кубиты и почему Intel 18A

Кремниевый спиновый кубит хранит один квантовый бит информации в спине одного электрона, захваченного внутри наноскопической области кремния — так называемого квантового точечного элемента диаметром около 50 нанометров. Электрон может быть в состоянии «спин вверх», «спин вниз» или в квантовой суперпозиции обоих. Логические операции выполняются микроволновыми импульсами на резонансной частоте электрона, а двухкубитные гейты используют обменное взаимодействие между соседними электронами.

Ключевое преимущество кремниевых спиновых кубитов — совместимость с CMOS-производством. В отличие от сверхпроводниковых кубитов (IBM, Google), которые требуют специализированного оборудования для нанесения ниобия и уникальной криогенной упаковки, отсутствующих на коммерческих фабриках, кремниевые квантовые точки можно изготавливать на тех же линиях, что и обычные чипы: экстремальная ультрафиолетовая литография, ионная имплантация, нанослойные затворы — всё это уже есть на 300-мм производствах.

Кроме того, кремниевые кубиты примерно в 1000 раз меньше сверхпроводниковых трансмонов IBM и Google, а значит, на чипе того же размера их можно разместить на порядки больше. И хотя им всё ещё нужны сверхнизкие температуры, демонстрации работоспособности показали работу при 1 Кельвине (−272°C) — это всё ещё холоднее космоса, но значительно менее требовательно к холодильному оборудованию, чем 15 милликельвинов для сверхпроводниковых кубитов.

Техпроцесс Intel 18A вносит два важных архитектурных преимущества. RibbonFET — реализация Intel транзисторной архитектуры gate-all-around, где затвор обёртывает кремниевый канал со всех четырёх сторон, обеспечивая более плотный электростатический контроль и снижая разброс характеристик между устройствами. Для квантовых точек это означает лучшую однородность. PowerVia переносит силовую разводку на обратную сторону пластины, освобождая передние слои для сигнальных соединений — то есть для плотных массивов затворов, адресующих отдельные кубиты.

Intel, к слову, не новичок в квантовом аппаратном обеспечении. Компания разработала криогенный контроллер Horse Ridge (работает при 4 К), 12-кубитный тестовый процессор Tunnel Falls (поставляется исследователям, включая Аргоннскую национальную лабораторию с начала 2026 года), и программу Pando Tree — следующее поколение криогенных контроллеров, которое планирует разместить электронику управления прямо на милликельвиновом уровне рядом с кубитами. Точность однокубитных гейтов на платформе Intel превышала 99,7% в академических исследованиях.

Важные оговорки: это не квантовый компьютер «под ключ»

Roadmap нужно оценивать трезво.

Во-первых, целевые показатели — 100 кубитов к 2028 году и 1000 к 2030-му — это инженерные прототипы масштаба исследовательской лаборатории, а не отказоустойчивые квантовые компьютеры.

Для по-настоящему отказоустойчивых квантовых вычислений — когда машина надёжно исправляет собственные ошибки и может запускать глубокие схемы, способные, например, взломать шифрование RSA-2048 или моделировать сложные молекулы — потребуется порядка миллиона физических кубитов с учётом накладных расходов на квантовую коррекцию ошибок. Поверхностный код (surface code), наиболее изученный подход к коррекции, требует от сотен до тысячи физических кубитов на один безошибочный логический кубит. Система из 1000 физических кубитов, соответственно, даст лишь несколько десятков логических — достаточно для исследовательских алгоритмов, но далеко от порога практической применимости.

Во-вторых, кремниевые спиновые кубиты отстают от конкурентов по текущему числу кубитов. Параллельная японская программа с Fujitsu и RIKEN на сверхпроводниковых кубитах уже запустила 256-кубитную систему в апреле 2025-го и нацелена на 1000 кубитов в фискальном 2026-м. Дорожные карты IBM и системы с захваченными ионами от Quantinuum движутся в схожем или более агрессивном темпе.

В-третьих, проблема проводки, которую решает Hitachi через 3D-упаковку, ещё не продемонстрирована на тех масштабах, к которым проект стремится. Мод Вине, CEO компании Quobly (спин-офф CEA-Leti и CNRS, который производит кремниевые спиновые кубиты на коммерческой линии STMicroelectronics), отмечала в 2025 году, что текущие прототипы зависят от проводки, не масштабируемой за пределы нескольких десятков кубитов, и что интеграция криогенной CMOS-электроники критически необходима.

IBM против Hitachi: два пути к серийному квантовому производству

Примечательно, что в тот же день, когда Hitachi объявила о своём NEDO-проекте, IBM сообщила о подписании соглашения о приобретении HRL Laboratories — исследовательского института Boeing и General Motors, который создал самый продвинутый опубликованный процессор на кремниевых спиновых кубитах: 18 кубитов и 54 квантовые точки (демонстрация — апрель 2026 года). IBM планирует интегрировать экспертизу HRL в свою квантовую литейную площадку Anderon в Олбани, Нью-Йорк — отдельный производственный путь от Intel 18A.

Итого 22–23 июля 2026 года сложилась ситуация двух параллельных гонок за стандарт серийного производства кремниевых квантовых чипов: IBM с HRL и Anderon versus Hitachi, Intel и AIST с Intel 18A.

Это ещё и история про бизнес Intel Foundry

Партнёрство с Hitachi имеет значение не только для квантовых вычислений, но и для литейного бизнеса Intel. Техпроцесс 18A — краеугольный камень стратегии CEO Intel Лип-Бу Тана по восстановлению foundry-направления. Panther Lake уже производится на Fab 52 в Чандлере, Аризона; серверный чип Clearwater Forest тоже выпускается на этом узле.

Однако превращение внутренних производственных успехов во внешние контракты оказалось сложнее, чем демонстрация технических возможностей. В мае 2026 года Тан подтвердил, что foundry-бизнес привлёк «нескольких клиентов», включая Tesla и Google. Сделка с Hitachi делает её первым публично подтверждённым японским клиентом, использующим 18A для внешней литейной работы — значимый символический и коммерческий рубеж.

Японская квантовая стратегия

Проект вписывается в национальную квантовую программу Японии, которую страна выстраивает с 2022 года. Кабинет министров определил квантовые вычисления, коммуникации и сенсорику как национальные приоритеты. Программа Moonshot, Цель 6, ставит задачу создать универсальный отказоустойчивый квантовый компьютер к 2050 году. Совокупное государственное финансирование квантовых программ через MEXT, NEDO и JST превышает 150 миллиардов иен (≈916 миллионов долларов).

У Hitachi — глубокая история в этой области: разработка кремниевых квантовых точек с начала 2000-х, 15 патентных семейств в области спиновых кубитов, участие в Moonshot Program и сотрудничество с бельгийским исследовательским институтом imec, который продемонстрировал полно-пластинные EUV-паттернированные кремниевые спиновые кубиты на IEDM 2025. Hitachi также входит в альянс Q-STAR вместе с Toyota, NEC, Fujitsu, NTT и более чем сотней корпоративных участников.

Что это значит на практике

Облачный доступ к экспериментальному кремниевому квантовому оборудованию через AIST G-QuAT станет первым внешним тестом того, способен ли коммерческий полупроводниковый завод стать фабрикой квантового оборудования. Для исследователей — это шанс получить эмпирический доступ к тому, как Intel 18A работает как платформа для производства квантовых чипов, не покупая собственный разбавительный холодильник за сотни тысяч долларов.

Для индустрии в целом — если квантовый PDK на 1,8-нм узле действительно будет создан и станет открытым инструментом, это может сделать для квантовых чипов то же, что открытый PDK SkyWater сделал для классических: превратить проектирование из закрытой деятельности с высоким порогом входа в открытую инженерную дисциплину. А это, в свою очередь, может ускорить весь путь к тем самым миллионам кубитов, которые нужны для практически полезных квантовых компьютеров.

Пока же — это амбициозная дорожная карта с чёткими промежуточными рубежами и единственным в своём роде инженерным результатом в центре. Остаётся следить за тем, удастся ли команде удержать обещанные сроки.