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. Об этом в среду сообщила пресс-служба МФТИ.

«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 профессор МФТИ Олег Астафьев, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

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.

Профессор 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 профессору 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: https://nauka.tass.ru/nauka/16342257