Российские физики сделали важный шаг на пути к созданию квантовых компьютеров

 

Физики из МФТИ впервые в России изготовили схему из двух кубитов, сделав важный шаг на пути создания квантовых компьютеров.

Квантовые компьютеры сулят революцию в решении целого ряда задач, с которыми из-за большого числа вычислений не способны справиться даже самые мощные современные суперкомпьютеры. К ним относятся моделирование многочастичных систем в физике и биологии, искусственный интеллект, задачи криптографии и оптимизации в сложных системах и др.

Поэтому над созданием кубитов, базовых элементов квантовых компьютеров, и логических схем из них в настоящее время работают во всех ведущих странах мира. Прорыв в этом направлении в нашей стране был сделан в 2015 году, когда коллектив физиков из МФТИ, МИСиС, ИФТТ РАН и РКЦ создал первый в России образец работающего сверхпроводящего кубита и установку, позволяющую его исследовать.

В квантовом компьютере кубит играет ту же роль, что и бит в обычном компьютере. Однако устройства, реализующие классический бит, имеют только два состояния и способны хранить только два значения, которые традиционно обозначают 0 и 1. Кубит же - это квантовый объект и допускает не только два собственных состояния, но и их суперпозицию, сумму в определенных пропорциях. В результате количество состояний кубита бесконечно, что и определяет большие возможности квантового устройства в решении определенных классов вычислительных задач. В их решении квантовый компьютер из нескольких тысяч кубитов может легко превзойти суперкомпьютеры.

Однако на пути к полноценным квантовым компьютерам необходимо сначала научиться создавать схемы из кубитов, управлять ими и организовывать связь между ними посредством квантовой запутанности. Важный шаг в этом направлении сделали исследователи из Лаборатории искусственных квантовых систем и Центра коллективного пользования МФТИ. Продолжая работу с созданным ранее кубитом, они впервые в России изготовили работающую сверхпроводящую схему из двух кубитов с управляемой связью. 

Приборная база, имеющаяся в МФТИ, в частности,  литографы и напылительные установки, позволяют реализовать полный цикл изготовления кубитов и систем на их основе. Для работы кубитов требуются крайне низкие температуры на уровне десятков милликельвин – такие условия обеспечивают сверхнизкотемпературные криостаты.  

Представители МФТИ утверждают, что сейчас Физтех имеет как инфраструктуру, так и кадровый потенциал для успешного выполнения проектов, связанных с построением перспективных кубитных систем для будущих квантовых компьютеров.