» » Первая российская квантовая микросхема

Первая российская квантовая микросхема

В МФТИ создана первая в России работоспособная интегральная схема на основе пяти сверхпроводниковых кубитов.

Над созданием универсального квантового компьютера, способного решать любую задачу по соответствующему алгоритму, работают ведущие мировые научные центры. В лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ впервые в России создана квантовая интегральная схема на основе пяти сверхпроводниковых кубитов, которую можно считать прототипом квантового процессора. Подобных многокубитных квантовых схем в мире пока совсем немного. Без сомнения – это важный шаг на пути создания полномасштабных универсальных квантовых процессоров.

Первая российская квантовая микросхема
Чип пятикубитного квантового процессора в держателе. (фото предоставлено авторами разработки) Открыть в полном размере ‹ ›

Интегральная схема изготовлена на технологической базе Центра коллективного пользования (ЦКП) московского Физтеха. Первые измерения показали, что все элементы схемы работают с ожидаемыми параметрами. Надо сказать, что после получения в лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ первого российского кубита в 2015 году исследователи много трудились над улучшением технологии изготовления сверхпроводящих квантовых структур с различной архитектурой. В результате в настоящий момент МФТИ имеет достаточно надежную технологию для создания многокубитных вычислительных устройств и обладает уникальной возможностью самостоятельно разрабатывать, изготавливать и тестировать квантовые устройства.

Созданная интегральная квантовая схема, в отличие от ранее разработанных в России прототипов, позволяет полностью контролировать состояние всех пяти кубитов. Подобные схемы необходимы для создания в будущем универсального квантового компьютера.

Такое большое достижение стало возможным благодаря успехам, достигнутым в разработке сразу нескольких ключевых технологий. Во-первых, исследователям удалось существенно улучшить геометрические и электрические параметры туннельных контактов. Эти контакты – «сердце» сверхпроводящих кубитов, от качества их изготовления зависит работоспособность всей квантовой схемы.

Во-вторых, была отлажена технология изготовления микроволновых резонаторов высокой добротности – устройств, способных в течение долгого времени поддерживать колебания с малыми потерями. Они служат для контроля квантового состояния кубитов. И третьим фактором стала отладка процесса изготовления так называемых эйр-бриджей («навесных мостиков»), которые позволяют подавить паразитные резонансные колебания и тем самым повысить работоспособность устройств.

Разработанная схема уже сейчас может быть использована в исследованиях по квантовому машинному обучению — области науки на пересечении квантовой физики и обработки данных на основе искусственных нейронных сетей. Квантовые системы способны ускорять вычисления и сокращать количество параметров нейросети. Благодаря этому квантовые нейросети более эффективны и позволяют описать задачу меньшим числом параметров.

Это также поможет в исследовании подходов к созданию квантовых симуляторов, служащих для контролируемой имитации поведения естественных систем, не поддающихся классическим расчетам. Есть основания полагать, что именно квантовые симуляторы для машинного обучения позволят достаточно быстро коммерциализировать технологию и приблизят момент появления универсальных устройств.

Полученные результаты говорят о том, что исследователи МФТИ могут выполнить все работы, необходимые для создания элементов квантовых процессоров, от технологических чертежей до интегральной квантовой схемы на чипе и её измерений. Однако дальнейшее развитие работ по созданию управляемых элементов квантового компьютера и самого компьютера потребует модернизации «чистой зоны» ЦКП и дополнительного оснащения лаборатории современным исследовательским оборудованием.

По пресс-релизу МФТИ

02 апрель 2021 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Атомы ядерного топлива выталкивают образующийся при его делении газ

Газ, скапливающийся в ядерном топливе в результате реакций деления, может быстро выходить из него благодаря давлению атомов топлива, вытолкнутых этим газом из кристаллической решётки.

Гиперхаос поможет физикам создать квантовые компьютеры

Хаотичное поведение квантовых битов – кубитов может позволить физикам моделировать сложные квантовые системы без необходимости использовать огромные вычислительные мощности.

Как измерить сложность?

Разработан алгоритм количественной оценки сложности структур. Он способен работать не только с физическими системами вплоть до квантовых, но и с изображениями, видео и даже музыкой.

Материал для нового вида «флешек»

Физикам впервые удалось непосредственно исследовать электрические свойства оксида гафния, считающегося перспективным материалом для создания нового вида флеш-памяти – «флешек».

События в науке, которые сформировали облик десятилетия

Прошедшее десятилетие — одно из немногих, наглядно продемонстрировавшее, насколько быстрыми и масштабными могут быть такие перемены.

Может ли новая частица изменить судьбу Вселенной?

Все знают, что Вселенная постоянно расширяется, однако никто не знает, как быстро она это делает. С тех пор, как наше мироздание возникло в результате взрыва крошечного пятнышка, которое буквально за
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Замечательная история о том, почему наследник британского престола носит титул принца Уэльского5 ситуаций, когда кнопочный телефон лучше смартфонаКакое самое плохое решение в истории было принято человеком?Сколько всего опасных динозавров жило на Земле за всю историю?В Австралии найдена самая тяжелая бабочка с огромными крыльямиЧем занять детей в период коронавируса?Все про жесткость ортопедического матрасаКак выбрать качественный матрас для комфортного сна