В НИТУ МИСИС продемонстрировали квантовый процессор, состоящий из восьми сверхпроводниковых кубитов-трансмонов. Это первое в стране устройство подобного квантового объема, показавшее в ходе эксперимента высокую точность выполнения операций.
Детали эксперимента
Первый российский сверхпроводниковый 8-кубитный процессор был разработан специалистами Дизайн-центра квантового проектирования НИТУ МИСИС при участии сотрудников Российского квантового центра (РКЦ). Процесс изготовления впервые отработан и реализован коллективом ученых лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ в сотрудничестве с коллегами из МИСИС.
Эксперимент по тестированию процессора провели в криостате растворения в лаборатории сверхпроводниковых квантовых технологий НИТУ МИСИС. Такие криостаты позволяют охлаждать систему почти до абсолютного нуля, до температур, более чем в 100 раз ниже, чем в открытом космосе. Работы проведены в рамках Дорожной карты развития высокотехнологичной области «Квантовые вычисления», которую курирует Госкорпорация «Росатом».
«Это важный результат для реализации Дорожной карты. У нас ведутся исследования по всем четырем основным платформам. Однако одними из первых моделей в мире были именно квантовые компьютеры на сверхпроводниках, и важно отметить, что наши ученые достигли определенных успехов в этом направлении», – подчеркнул советник генерального директора Госкорпорации «Росатом» Руслан Юнусов.
Точность логических операций
«Мы получили достойный результат. В нашем процессоре 8 кубитов, но по точности двухкубитных операций он превосходит, например, 80 кубитный процессор, ранее представленный компанией Rigetti, занявший второе место в мире по количеству физических кубитов среди сверхпроводниковых процессоров. Увеличение количества кубитов в процессоре не связано напрямую с увеличением его мощности, которая определяется так называемым квантовым объемом. В простейшем случае квантовый объем пропорционален произведению числа кубитов на число квантовых операций, которые можно выполнить с относительно малым количеством ошибок. Поэтому достижение высокой точности выполнения квантовых логических операций отдельными кубитами играет не менее важную роль, чем увеличение их количества в квантовом процессоре», – рассказала Наталия Малеева, старший научный сотрудник лаборатории криоэлектронных систем и соучредитель дизайн-центра квантового проектирования НИТУ МИСИС.
В ходе контрольного эксперимента с участием представителей ООО «СП «Квант»» (ГК «Росатом») и РКЦ была продемонстрирована точность двухкубитной операции свыше 95%.
Вектор развития
«Квантовый процессор состоит из кубитов нового типа концентрической формы и перестраиваемых элементов связи между ними. Такой способ связи сейчас считается наиболее перспективным, поскольку позволяют регулировать взаимодействие между кубитами и предотвращает утечку квантового состояния из вычислительного пространства», – пояснила одна из главных архитекторов квантового процессора Елена Егорова, научный сотрудник РКЦ, инженер НИТУ МИСИС.
Дальнейшие исследования ученых направлены на увеличение квантового объема процессора. Это включает в себя и увеличение количества кубитов, и повышение точности выполнения операций с ними, а также, соединение процессоров квантовыми каналами связи для построения масштабируемых систем. Эта работа отвечает задачам стратегического проекта НИТУ МИСИС «Квантовый интернет» по программе Минобрнауки России «Приоритет 2030».
