Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Где один, там и два

Физики из МФТИ впервые в России изготовили схему из двух кубитов, сделав важный шаг на пути создания квантовых компьютеров.

Квантовые компьютеры сулят революцию в решении целого ряда задач, с которыми из-за большого числа вычислений не способны справиться даже самые мощные современные суперкомпьютеры. К ним относятся моделирование многочастичных систем в физике и биологии, искусственный интеллект, задачи криптографии и оптимизации в сложных системах и др.

Криостат с установленным устройством. Фото: Лаборатория ИКС МФТИ.
Криостат с установленным устройством. Фото: Лаборатория ИКС МФТИ.
Подвешенный кубит. Фото: Лаборатория ИКС МФТИ.
Подвешенный кубит. Фото: Лаборатория ИКС МФТИ.
Зависимость спектра поглощения от управляющих параметров. Рисунок предоставлен лабораторией ИКС МФТИ.
Зависимость спектра поглощения от управляющих параметров. Рисунок предоставлен лабораторией ИКС МФТИ.

Поэтому над созданием кубитов, базовых элементов квантовых компьютеров, и логических схем из них в настоящее время работают во всех ведущих странах мира. Прорыв в этом направлении в нашей стране был сделан в 2015 году, когда коллектив физиков из МФТИ, МИСиС, ИФТТ РАН и РКЦ создал первый в России образец работающего сверхпроводящего кубита и установку, позволяющую его исследовать.

В квантовом компьютере кубит играет ту же роль, что и бит в обычном компьютере. Однако устройства, реализующие классический бит, имеют только два состояния и способны хранить только два значения, которые традиционно обозначают 0 и 1. Кубит же - это квантовый объект и допускает не только два собственных состояния, но и их суперпозицию, сумму в определенных пропорциях. В результате количество состояний кубита бесконечно, что и определяет большие возможности квантового устройства в решении определенных классов вычислительных задач. В их решении квантовый компьютер из нескольких тысяч кубитов может легко превзойти суперкомпьютеры.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

Однако на пути к полноценным квантовым компьютерам необходимо сначала научиться создавать схемы из кубитов, управлять ими и организовывать связь между ними посредством квантовой запутанности. Важный шаг в этом направлении сделали исследователи из Лаборатории искусственных квантовых систем и Центра коллективного пользования МФТИ. Продолжая работу с созданным ранее кубитом, они впервые в России изготовили работающую сверхпроводящую схему из двух кубитов с управляемой связью. 

Приборная база, имеющаяся в МФТИ, в частности,  литографы и напылительные установки, позволяют реализовать полный цикл изготовления кубитов и систем на их основе. Для работы кубитов требуются крайне низкие температуры на уровне десятков милликельвин – такие условия обеспечивают сверхнизкотемпературные криостаты.  

Представители МФТИ утверждают, что сейчас Физтех имеет как инфраструктуру, так и кадровый потенциал для успешного выполнения проектов, связанных с построением перспективных кубитных систем для будущих квантовых компьютеров. 

По материалам МФТИ 

Автор: Алексей Понятов

Источник: nkj.ru