Группа ученых МФТИ разработала и изготовила оригинальную схему квантового процессора, состоящего из 40 сверхпроводниковых квантовых битов (кубитов). Квантовый процессор успешно прошел предварительные тесты. Для последующей демонстрации работы схемы продолжатся испытания устройства при криогенных температурах с определением ключевых параметров и времён когерентности кубитов. Успешное изготовление оригинальной 40-кубитной схемы процессора — существенный шаг в развитии отечественных квантовых технологий.
Микросхема изготовлена на базе Центра коллективного пользования МФТИ по уникальной топологии, зарегистрированной в Роспатенте. Сегодня не существует единых методов изготовления квантовых процессоров. Технология изготовления квантовых устройств является результатом большой кропотливой исследовательской работы, включающей в себя последовательность технологических процессов, которые требуют постоянной отладки и совершенствования. Кроме того, сложность технологии и требования к качеству возрастают с увеличением числа кубитов.
Чип 40-кубитного квантового процессора МФТИ. Фото пресс-службы МФТИ
Коллектив разработчиков обладает десятилетним опытом в области сверхпроводниковых квантовых технологий. Это позволяет выполнять на базе МФТИ весь комплекс работ: от расчётов и проектирования до изготовления и в последующем измерения сверхпроводниковых квантовых процессоров.
«Благодаря привлечению дополнительных частных инвестиций в МФТИ были созданы комфортные условия для работы, что позволило коллективу быстро и эффективно выполнить поставленные задачи. В дальнейшем мы планируем разрабатывать и тестировать альтернативные топологии процессоров, а также наращивать интеграцию. Для последующего увеличения числа кубитов в процессоре необходимо будет обновить и расширить имеющееся экспериментальное и технологическое оборудование», — рассказала Дарья Калачева, ключевой разработчик проекта, старший научный сотрудник лаборатории искусственных квантовых систем ЛФИ МФТИ.
В наши дни квантовые процессоры разрабатываются учеными по всему миру. Это вычислительные устройства, принцип действия которых основан на явлениях квантовой механики. В будущем они будут использоваться в квантовых компьютерах, предназначенных для решения ряда задач, с которыми не могут справиться привычные нам электронные вычислительные машины. Это, например, задачи оптимизации или задачи квантовой химии. Перспективным и активно развивающимся также является направление квантового машинного обучения.
В классическом компьютере единицей количества информации служит бит — элемент, который может быть либо «включен», либо «выключен». В квантовом устройстве эту роль выполняет кубит, который может находиться в состоянии суперпозиции — в двух состояниях одновременно. Это и открывает новые возможности для создания инновационных вычислительных машин
