Нижегородские физики придумали, как обойти санкции для развития отечественных квантовых компьютеров
С использованием суперкомпьютера ННГУ «Лобачевский» нижегородские физики совместно с учеными МГУ и Российского квантового центра (Москва) разработали новый метод для управления квантовыми объектами — кубитами, альтернативой квантовым разработкам Google и IBM. Это позволяет решить проблему санкционных закупок СВЧ-электроники, необходимой для проведения квантовых вычислений на сверхпроводниках. При этом повышаются скорость и точность операций.
«Построение квантового компьютера — одна из главных научных задач в современном мире. Квантовые технологии смогут решить целый пласт “нерешаемых” задач в химии, логистике, нефтегазовой отрасли, медицине. Мы разрабатываем компактную и энергоэффективную систему управления сверхпроводниковыми кубитами», — сообщила автор исследования, заведующая научно-исследовательской лабораторией теории наноструктур Научно-исследовательского физико-технического института ННГУ имени Н.И. Лобачевского Марина Бастракова.
Первые эксперименты уже стартовали в Российском квантовом центре, ученые разрабатывают технологии для реализации новой схемы управления, а верификацию численных результатов с экспериментом планируют получить уже к 2025 году. Успешные квантовые проекты IT-гигантов Google и IBM реализованы на процессорах из сверхпроводниковых кубитов. Чаще всего они управляются СВЧ-электроникой. Чип с кубитами находится в криостате при температуре, близкой к абсолютному нулю — около -273,12С, при этом минимизируются тепловые шумы и проявляются квантовые свойства индивидуальных микроскопических объектов — кубитов.
Генераторы микроволновых импульсов и линии передач находятся вне криостата при комнатной температуре, поэтому нагрева элементов и энергопотерь не избежать. Большое количество техники и проводов увеличивает количество помех, уменьшая быстродействие и точность квантовых операций. Кроме того, эти условия ограничивают число кубитов в квантовом регистре.
Экспериментальные группы в России также включились в «квантовую гонку» и создают аналоги многокубитных систем. Поиск альтернативных способов управления квантовыми устройствами – приоритетная задача российских ученых. Разработчики из Москвы и Нижнего Новгорода предложили использовать для управления кубитами новую схему сверхпроводникового генератора цифровых импульсов, способных создавать сигналы различной полярности.
«По нашей модели, генераторы цифровых импульсов интегрированы с кубитным чипом и находятся в криостате. Это позволит в перспективе избавиться от проблемы множества “проводов” для управления отдельными кубитами и повысить энергоэффективность процессов. В ситуации, когда ученые борются за каждую наносекунду быстродействия, цифровая сверхпроводниковая схема может ускорить операции примерно в два раза по сравнению с СВЧ-электроникой», — сообщила Марина Бастракова.
Кубит — единица информации в квантовом компьютере. В состоянии суперпозиции она является и нулем, и единицей одновременно, обеспечивая высокоскоростные параллельные вычисления, в миллионы раз превосходящие возможности обычных компьютеров. Также кубитами называют базовые ячейки многих квантовых вычислительных систем.
На сегодняшний день калибровка сверхпроводниковых квантовых устройств производится практически вручную. Алгоритм ученых ННГУ позволяет рассчитать последовательность импульсов для разных операций с учетом широкого диапазона параметров. Она может быть записана в память генератора, что позволит придать определенную энергию кубиту и получить на выходе нужную квантовую операцию с высокой точностью.
«Разработанный подход должен существенно ускорить выполнение операций в квантовом компьютере, упростить громоздкие системы управления. Это большой шаг вперед для отечественных квантовых технологий, так как он решает проблему нехватки сверхвысокочастотной импортной электроники. Сейчас мы подбираем материалы и разрабатываем дизайн для базовых элементов нашей модели», — рассказал руководитель проекта в рамках программы «Приоритет 2030», профессор физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова Николай Кленов. Исследования проходят в рамках федеральной программы «Приоритет 2030». Результаты опубликованы в ведущем международном издании Quantum Science and Technology.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Психологам не удалось подтвердить стереотип о том, что мужчины не склонны к многозадачности, в отличие от женщин. Однако они выяснили, почему могло сложиться такое мнение.
Даже умеренный, но регулярный недосып может влиять на массу тела без каких-либо особых изменений в рационе. Авторы нового исследования выяснили, какой именно прибавки в весе можно ожидать.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Перепад температуры способен породить спиновый ток — причем безо всякого электрического тока, проводов и контактов. Ученые из Международного центра теоретической физики им. А. А. Абрикосова МФТИ Евгений Седов и Алексей Кавокин теоретически показали, что газ экситонных поляритонов превращает тепловой градиент в целое семейство спиновых и поляризационных токов. Их работа описывает оптические аналоги хорошо известных термоэлектрических эффектов и формулирует правила, по которым с помощью тепла можно управлять поляризацией света.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно