Квантовый скачок: как фотоны переписывают правила игры в вычислениях

Представьте мир, где искусственный интеллект обучается не месяцами, а часами, сложнейшие климатические и фармакологические модели рассчитываются в реальном времени, а безопасность данных гарантирована законами квантовой физики. Это не сценарий далекого будущего — это обозримая перспектива, ключ к которой лежит в создании фотонно-квантовых чипов. Недавно Китай заявил о разработке чипа, который, по утверждениям, способен в тысячу раз ускорить работу дата-центров для ИИ. Эта новость обнажила острейший технологический фронт нашей эпохи, где титаны науки и бизнеса ведут невидимую, но отчаянную борьбу за квантовое превосходство. Но что стоит за громкими заголовками? Где закреплены права на эти прорывные технологии? Ответ лежит в мире патентов — цифровой карте интеллектуальных сражений за будущее.

Патентный аспект

На портале Google.Patents поиск по запросу photonic quantum chip показывает более 100 000 документов. По международной патентной классификации лидируют следующие темы:

• оптические элементы, системы или приборы G02B — 28,4%;

• компьютерные системы, основанные на специфических вычислительных моделях G06N — 27,2%;

• оптические устройства G02F — 18,8%;

• устройства со стимулированным излучением H01S — 15,4%;

• передача сигналов H04B — 13,3%;

• использование наноструктур B82Y — 10,9%;

• передача цифровой информации H04L — 10,5%;

• обработка цифровых данных с помощью электрических устройств G06F — 10%;

• и т.д.

Динамика по годам представлена на рис. 1.

Видно, что до 2010-х годов фотонно-квантовые чипы мало кого интересовали в патентном плане. В 2010-2025 гг. патентование изобретений носило бурно растущий характер. 

Рейтинг патентовладельцев следующий:

1. PsiQuantum Corp. — 5,5%;

2. Wells Fargo Bank, N.A. — 3,1%;

3. Massachusetts Institute Of Technology — 2,1%;

4. Tsinghua University (清华大学) — 2%;

5. Institute of Semiconductors , Chinese Academy of Sciences (中国科学院半导体研究所) — 2%;

6. Shanghai Jiao Tong University (上海交通大学) — 1,4%;

7. Huazhong University of Science and Technology (华中科技大学) — 1,3%;

8. Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Commerce — 1,2%;

9. University of Science and Technology of China (中国科学技术大学) — 1,2%;

10. California Institute Of Technology — 1,1%.

Из подсчётов Google видно лидерство компаний и учреждений из США в патентах по теме фотонно-квантовых чипов. При этом очевидного и отрывного лидера нет, проценты патентов варьируются от примерно 1% до 5,5%. Чуть вперёд вырвалась американская  PsiQuantum Corp. Обилие китайских вузов и НИИ также не удивляет. Борьба за квантовые вычисления уже давно началась. 

Калифорнийский стартап PsiQuantum объявил о привлечении $1 млрд в раунде E, доведя свою оценку до $7 млрд. Это один из крупнейших раундов в истории квантовых технологий. Инвесторами выступили BlackRock, Temasek и Baillie Gifford, а в число новых участников вошёл фонд NVentures. Средства направят на реализацию главной цели компании — создание к 2028 году отказоустойчивого квантового компьютера с миллионом кубитов. PsiQuantum делает ставку на фотонный подход, который, по мнению команды, позволит масштабировать системы быстрее и надёжнее конкурентов. Компания уже сотрудничает с Nvidia. Партнёры будут совместно разрабатывать алгоритмы и интегрировать квантовые вычисления с GPU-инфраструктурой.

Пример такого патента — US12339491B1 (Multi-chip photonic quantum computer assembly with optical backplane interposer).

А что в России? 

Поиск патентов РФ на изобретения по фотонно-квантовым чипам проведён нами по рефератам в базе ФИПС (табл. 1).

Таблица 1: Количество патентов РФ на изобретения по теме переработки электронного лома

Источник: подсчет автора по базе данных ФИПС в декабре 2025 года

Патентов РФ на изобретения мало, они все косвенные, большинство относится к системам фотонной квантовой связи. Примеры:

№2784212 (2022) Способ формирования квантовых точек на основе эффекта суперрезонансных мод Ми высокого порядка. Сибирский государственный университет геосистем и технологий. Способ формирования квантовых точек на основе эффекта суперрезонансных мод Ми высокого порядка включает этапы введения и разбавления полупроводников III-V групп, например GaAs, азотом N, уменьшая запрещенную зону, с последующим введением водорода Н с образованием стабильных комплексов N-H, контроля диффузии водорода внутри нитрида за счет разрыва связей N-H, за счет расположения на поверхности полупроводника сферической однородной диэлектрической частицы, генерирующей фотонную струю в материале полупроводника при ее облучении электромагнитным излучением с плоским или гауссовым волновым фронтом.

№2806904 (2024) Устройство формирования квантовых состояний для систем квантовых коммуникаций с оценкой качества приготовления состояний для протоколов квантовой генерации ключа на чипе. ОАО «Российские железные дороги». Изобретение относится к области к квантовой криптографии в области защиты информации, реализуемой на фотонной интегральной схеме. Техническим результатом изобретения является повышение устойчивости квантовой системы телекоммуникации к ошибкам, вызванным температурными, вибрационными и иными изменениями в системе, и возможность оценки качества приготовления состояний для протоколов квантового распределения ключа с фазовым, фазово-временным кодированием и с состояниями ловушками. 

№2807659 (2023) Устройство квантовой коммуникации, устойчивое к длинноволновому оптическому зондированию модуляторов. ООО “СМАРТС-Кванттелеком” (Санкт-Петербург). Изобретение относится к технике оптической связи, а именно к системам фотонной квантовой связи. Технический результат заключается в невосприимчивости устройства квантовой связи к оптическому зондированию модуляторов длинноволновым излучением благодаря тому, что в состав устройства введен пассивный элемент – волоконная намотка, ослабляющая излучение в диапазоне длин волн 1800-2100 нм не менее чем на 50 дБ. При этом устройство практически не вносит потерь мощности излучения на телекоммуникационной длине волны 1550 нм.

В базе ФИПС 7 действующих патентов РФ на полезные модели по запросу «фотонный квантовый», в основном по оптике. Нет ни одного патента по фотонно-квантовым чипам или компьютерам.

Имеется 2 свидетельства на топологии интегральных схем:

• №2023630242 Топология микросхемы интегрального детектора с разрешением числа фотонов. ООО «Совместное предприятие «Квантовые технологии» (ООО «СП «Квант»). Микросхема интегрального детектора с регистрируемой топологией может применяться в фотонных квантовых вычислениях и предназначена для регистрации квантов оптического излучения ближнего инфракрасного диапазона. 

• №2023630245 Топология микросхемы модуля масштабируемого квантового компьютера в полностью интегральном исполнении первого поколения. ООО «СП «Квант». Интегральная микросхема с регистрируемой топологией может применяться в фотонных квантовых вычислениях и предназначена для преобразования состояния фотонов, сгенерированных внешним источником и детектирования с помощью интегрированных детекторов. 

Напомним: ООО «СП «Квант» входит в Госкорпорацию «Росатом»

Заключение

Кривая на графике, взметнувшаяся вверх после 2010-х, — это не просто сухая статистика. Это свидетельство того, что мир перешёл от теоретических изысканий к жестокой конкурентной борьбе за материальное воплощение квантового превосходства.

И четко обозначены два крупнейших игрока — США и Китай, чьи корпорации, университеты и государственные институты формируют плотное силовое поле интеллектуальной собственности. Такие игроки, как PsiQuantum, с их миллиардными инвестициями и амбицией создать отказоустойчивый квантовый компьютер к 2028 году, задают темп, при котором отставание измеряется уже не годами, а патентными портфелями.

Российская же ситуация представляет собой парадокс, знакомый и по другим высокотехнологичным отраслям. С одной стороны — наличие серьёзного научного задела, признанные школы, федеральное финансирование и даже работающие консорциумы с участием госкорпораций. С другой — почти полное отсутствие на глобальном патентном поле в сегменте ключевых устройств — фотонно-квантовых чипов и компьютеров. Наши патенты и свидетельства на топологии, как капли в море, растворяются в нишевых, хотя и важных, областях вроде квантовой коммуникации и отдельных элементов.

Этот разрыв между научным потенциалом и коммерциализацией, между фундаментальными исследованиями и способностью застолбить права на конечный продукт — главный вызов. Можно годами участвовать в «забеге», демонстрируя прекрасную физическую форму на тренировках, но так и не услышать своего выстрела стартового пистолета.