В МГТУ им. Баумана достигли максимальной «живучести» кубита квантового компьютера

Разработчики рассказали о результатах, которые помогут созданию сверхбыстрого процессора

19.04.2019 в 13:43, просмотров: 4831

Мирового уровня по «времени жизни» сверхпроводниковых кубитов — наименьших элементов хранения информации квантового процессора — достигли инженеры и ученые МГТУ им. Н.Э.Баумана и ВНИИ автоматики им. Н.Л.Духова. Они смогли достичь качественной поддержки работы кубита на уровне 50 микросекунд.

В МГТУ им. Баумана достигли максимальной «живучести» кубита квантового компьютера
Чип сверхпроводникового квантового процессора, который может обрабатывать информацию на несколько порядков быстрее, чем полупроводниковые чипы классических компьютеров.

«Время жизни» кубитов является определяющим параметром для квантовых вычислений, и те, у кого получится максимально его продлить хотя бы до 100 микросекунд, станут обладателями первого функционирующего квантового компьютера, а значит, получат неограниченные возможности сверхбыстрых вычислений. Безграничные возможности квантовых компьютеров помогут в быстрой шифровке и дешифровке информации, моделировании сложнейших процессов химии и новых материалов, создании новых лекарств и пр.

Как сообщили «МК» в МГТУ им. Баумана, разработка кубита велась на базе научно-образовательного центра «Функциональные микро/наносистемы МГТУ им. Н.Э.Баумана», в кооперации с учеными Института физики твердого тела РАН, МИСиС, МФТИ, Российского квантового центра и Новосибирского ГТУ в течение двух лет, что является предельно сжатым сроком для подобной технологии.

Теперь о самой сути работы. Современная компьютерная система в качестве единицы информации использует 1 бит, который может быть в двух позициях — 0 или 1. Кубит также может быть в позиции 0 или 1, но при этом способен находиться и в их суперпозиции (то есть быть и нулем, и единицей одновременно), и это позволяет делать параллельные вычисления за максимально короткое время, на несколько порядков превышающее возможности современных компьютеров.

Для чего нужно максимально продлевать время жизни кубиту? Дело в том, что этот сверхпроводниковый элемент очень чувствителен к разного рода загрязнениям, шумам (включая радио и тепловые шумы), которые его разрушают. Для того чтобы он нормально работал, температура возле него должна быть близкой к абсолютному нулю (то есть -270 градусов по Кельвину). Поэтому главное соревнование между группами ученых всего мира сейчас разворачивается за создание максимально совершенной системы жизнеобеспечения кубита. Считается, что время его жизни в 100 микросекунд уже позволит создать квантовый процессор из 50–100 кубитов, и это послужит базой для первого работающего квантового компьютера.

Полученный нашими учеными «срок жизни» кубита в 50 микросекунд не уступает по параметрам лучшим мировым аналогам от Intel, Microsoft или IBM. Но, как скромно отметили в МГТУ, все-таки наш получился более стойким за счет того, что система управления его жизнеобеспечением оказалась технологичнее, немного тише, холоднее и чище. Это дает больше шансов на создание полноценной микросхемы и по сути выводит отечественную технологию выше мирового уровня.

Чип сверхпроводникового квантового процессора, который может обрабатывать информацию на несколько порядков быстрее, чем полупроводниковые чипы классических компьютеров.

Комментарий директора научно-образовательного центра Ильи Родионова:

— Полученный результат мы считаем промежуточным, мы понимаем, что делать на следующем этапе. Мы планируем двигаться в сторону 100-кубитного компьютера со временами жизни кубитов более 100 микросекунд. А главная наша цель — создать универсальный квантовый компьютер, что позволит решать практические задачи, полезные для нашей страны. Мы довольно четко понимаем и представляем, что должно быть усовершенствовано и в технологии, и в эксперименте, и в измерениях, и в алгоритмах, для того чтобы прийти к практически полезному квантовому симулятору, а дальше к созданию универсального квантового компьютера.