Российские физики создали прототип пятикубитного процессора. Это приблизит создание квантового компьютера в России

По сообщению лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ, в России впервые создана квантовая интегральная схема на основе пяти сверхпроводниковых кубитов. Это важный шаг на пути создания полномасштабных универсальных квантовых процессоров и симуляторов. Формально разработку можно назвать прототипом квантовых процессоров, которых в мире пока совсем немного.

Образец интегральной схемы на основе пяти сверхпроводниковых кубитов в держателе. Источник изображения: МФТИ

Впервые о разработке в России сверхпроводящего кубита специалисты МФТИ сообщили в 2015 году. Год спустя физики начали эксперименты с двухкубитовым чипом. Сегодня учёные готовы к экспериментам с квантовыми вычислителями и симуляторами на основе пятикубитовых чипов, что существенно повысит ценность исследований.

Как считают российские физики, в ближайшие годы от квантовых систем больше всего практический пользы можно будет получить в области машинного обучения и работы с нейросетями. На квантовых системах нейросети могут работать с меньшим числом параметров, что существенно ускорит обработку данных. Также значительный эффект от использования квантовых платформ можно получить в симуляторах процессов, которые невозможно рассчитать на обычных компьютерах в разумное время.

«Интегральная схема разработана в лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ и изготовлена на технологической базе Центра коллективного пользования московского Физтеха, — сообщается на сайте института. — Первые измерения показали, что все элементы схемы работают с ожидаемыми параметрами. В настоящий момент МФТИ обладает уникальной возможностью самостоятельно разрабатывать, изготавливать и тестировать квантовые устройства».

Часть двухкубитовой квантовой системы образца 2016 года. Источник изображения: МФТИ

Успех разработке обеспечил ряд ключевых факторов. Главным фактором стал опыт сотрудников и развёрнутое производственное и научное оборудование. В ходе многолетних исследований учёные смогли «существенно улучшить контроль геометрических и электрических параметров туннельных контактов». Также физики отладили технологию изготовления микроволновых резонаторов, которые располагаются на чипе вблизи кубитов и служат для считывания их квантового состояния. Другой важной вехой в разработке стала отладка процесса изготовления навесных мостиков (эйр-бриджей), которые позволяют подавить паразитные резонансные моды и тем самым повысить добротность структур.

По словам сотрудников, возможности центра и лаборатории достаточны для выполнения всех этапов, необходимых для создания элементов квантовых процессоров от технологических чертежей до интегральной квантовой схемы на чипе и ее измерений. Но для создания полноценного квантового компьютера требуется дооснащение лаборатории и модернизация «чистой комнаты». И эта оговорка неспроста. Объёмы финансирования разработки российского квантового компьютера могут сократить со всеми вытекающими последствиями.