Ученые из Российского квантового центра представили первый в стране ионный квантовый компьютер, работающий на основе семиуровневых квантовых систем — кусептов. Новая архитектура позволила создать процессор с эквивалентной информационной емкостью в 72 кубита, что выводит разработку на уровень мировых научных достижений. В мире лишь несколько команд обладают сопоставимыми результатами. Об этом «Известиям» 29 декабря рассказал генеральный директор Российского квантового центра Максим Острась.
В отличие от классических компьютеров, где минимальной единицей информации является бит (0 или 1), квантовые системы оперируют кубитами, способными находиться в суперпозиции состояний. Однако масштабирование возможно не только за счет увеличения числа кубитов, но и благодаря наращиванию их уровней. Многоуровневые кубиты называются кудитами. В представленном процессоре на основе 26 ионов кальция впервые в России реализованы семиуровневые кудиты — кусепты, способные принимать значения от 0 до 6.
Криотстатная фигура: в РФ импортозаместили ключевую технологию для квантовых компьютеров Как новые охлаждающие установки помогут развить прорывные решения в науке и технике
Для построения компьютера команда под руководством Кирилла Лахманского в рамках национального квантового проекта разработала специализированные лазерные системы, сложную оптическую архитектуру, а также усовершенствовала управляющую электронику и программное обеспечение. В ходе контрольного эксперимента исследователи выполнили на новом процессоре однокубитные и двухкубитные операции со средней точностью 99,92 и 96,5% соответственно.
«Состоятельность многоуровневого подхода мы показали еще в 2021 году, когда Российский квантовый центр впервые реализовал систему из двух куквартов, эквивалентную четырем кубитам. Всего за четыре года нам удалось во много раз увеличить вычислительную мощность и перейти к прототипу, эквивалентному 72 кубитам», — отметил Острась.
В ближайшей перспективе ученые планируют приступить к интеграции поверхностных ионных ловушек, что обеспечит индивидуальный контроль каждого иона и повысит точность вычислений.
Руководитель научной группы Кирилл Лахманский подчеркнул, что ключевым преимуществом процессора на кусептах является удобство масштабирования: мощность можно наращивать как за счет увеличения уровней кудитов, так и за счет числа ионов. Уже в начале следующего года планируется реализация алгоритма MaxCut для решения фундаментальной задачи комбинаторной оптимизации, имеющей важное значение для логистики, проектирования сетей и статистической физики.
Ранее, 8 октября, Science Daily сообщил о создании первого работающего квантового детектора лжи — теста Белла, разработчиком которого стал физик Джон Белл. Уточнялось, что устройство показывает, использует ли квантовый компьютер настоящие соответствующие ему эффекты или имитирует их.