Российские физики создали интегральную схему на базе пяти кубитов
Читайте ТАСС в
ТАСС, 31 марта. Российские физики создали квантовую интегральную схему на базе пяти сверхпроводниковых кубитов – ячеек памяти и простейших исполнительных блоков квантового компьютера. Об этом пишет пресс-служба Московского физико-технического института (МФТИ).
"После получения первого российского кубита в 2015 году в стенах нашей лаборатории мы многому научились. Созданная нами интегральная квантовая схема, в отличие от ранее разработанных в России прототипов, позволяет полностью контролировать состояние всех пяти кубитов. Такие схемы необходимы для создания универсального квантового компьютера на сверхпроводящих кубитах. Это большой технологический успех", – рассказал один из авторов работы, научный сотрудник МФТИ Алексей Болгар.
Квантовыми компьютерами называют вычислительные устройства, в основе работы которых лежат принципы квантовой механики. В отличие от обычных компьютеров, в которых для передачи и обработки данных используются биты – единицы информации, которые содержат либо 1, либо 0, квантовые компьютеры оперируют кубитами – ячейками памяти и примитивными вычислительными модулями, которые могут хранить в себе одновременно и ноль, и единицу. Благодаря этому квантовые компьютеры могут обрабатывать большие объемы информации во много раз быстрее обычных – даже если это суперкомпьютеры с огромными вычислительными мощностями.
Полноценных квантовых компьютеров ученые пока не создали. Сейчас существуют только их прототипы – например, в 2017 году физик из Гарвардского университета Михаил Лукин рассказал о создании 51-кубитного прототипа, а компания Google в 2019-м году – о 53-кубитном прототипе под названием Sycamore, в начале декабря 2020 года китайские ученые создали фотонный квантовый компьютер "Цзю Чжан".
Как правило, кубиты могут находиться в нужном состоянии ограниченное время, так как разрушить его могут случайные взаимодействия с объектами окружающего мира. Они могут разорвать связи, которые объединяют их с соседними квантовыми ячейками памяти. Ученые много лет пытаются продлить время жизни кубитов, изолируя их от окружающей среды различными способами.
Первых успехов в этом направлении российские ученые достигли шесть лет назад, когда полностью создали и изучили свойства одиночного кубита на базе сверхпроводящих материалов. Его создание открыло дорогу для решения более амбициозной задачи – сборки интегральной схемы, объединяющей в себе сразу несколько кубитов и способной решать простейшие задачи.
Для создания этого чипа исследователи решили множество сложных технологических задач, в том числе существенно улучшили контроль геометрических и электрических параметров туннельных контактов – ключевой части всех существующих вариаций сверхпроводящих кубитов. Кроме того, ученые значительно повысили качество работы микроволновых резонаторов, используемых для чтения и записи информации из кубитов.
По словам исследователей, новое устройство уже сейчас может быть использовано в квантовом машинном обучении, области науки на пересечении квантовой физики и обработки данных. Разработка также поможет в исследовании подходов к созданию квантовых симуляторов, служащих для контролируемой имитации поведения естественных систем, не поддающихся классическим расчетам.
Теги