Технологии

Исследователи из Московского физтеха и НИТУ "МИСиС" провели первые в России эксперименты по вычислениям на четырехкубитном квантовом процессоре на базе сверхпроводников, который был полностью разработан российскими специалистами. 

"Нам удалось показать высокоэффективные квантовые операции на системе из четырех кубитов, что является уникальным достижением для российских квантовых технологий. В проведенном эксперименте время отдельной логической операции составляет около 0,025 микросекунд. Это позволяет реализовать более 3 200 операций за время жизни квантового состояния процессора", - заявил заведующий кафедрой МФТИ Олег Астафьев.

Сегодня существует несколько типов кубитов, квантовых аналогов компьютерных битов, построенных на базе сверхпроводников, одиночных атомов или ионов, а также полупроводников. Первые три типа ячеек памяти пока лидируют в "квантовой гонке" по созданию все более сложных вычислительных приборов, так как их работой удобнее управлять, а сами кубиты такого типа совершают меньше ошибок при вычислениях.

Одним из главных препятствий для дальнейшего развития подобных счетных машин является то, что они тратят остаточно много времени на совершение саже самых простых логических операций. В этом отношении большинство квантовых компьютеров уступает их кремниевым аналогам сразу на несколько порядков. Это мешает проведению сложных вычислений, включающих в себя большое число шагов.

Успешная проверка работы квантового процессора

Астафьев и его коллеги уже много лет работают над решением этой проблемы в рамках национального проекта по созданию отечественного квантового компьютера, дорожной карты "Квантовые вычисления". Физики из МФТИ и их коллеги из НИТУ "МИСиС" совместно работают в рамках этой инициативы над созданием вычислительной машины на базе трансмонов, самой популярной формы сверхпроводниковых кубитов.

Первые прототипы этой системы на базе двух кубитов, как отмечают ученые, совершали операции относительно медленно - они тратили около 500 наносекунд на совершение одной логической операции, а также при этом ячейки памяти сохраняли стабильность относительно недолго. Последующее совершенствование технологий изготовления кубитов позволило Астафьеву и его коллегам создать процессор на базе пяти квантовых ячеек памяти, работающих на порядок быстрее их предшественников.

Используя этот чип, российские исследователи создали систему из четырех связанных друг с другом сверхпроводящих кубитов, которые они успешно использовали для проведения большого числа однокубитных и двухкубитных операций. Проведенные ими замеры показали, что созданная ими машина способна исполнять около 97,38% двухкубитных операций без совершения случайных ошибок, что является достаточно высоким показателем.

Дорожная карта "Квантовые вычисления" утверждена в июле 2020 г. на президиуме правительственной комиссии по цифровому развитию под председательством вице-премьера РФ Дмитрия Чернышенко. Для реализации этих задач в 2020 году была создана Национальная квантовая лаборатория, в состав которой вошли СП "Квант", Российский квантовый центр, МФТИ, НИТУ "МИСиС", НИУ ВШЭ, Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН и фонд "Сколково".

Источник: ТАСС