Физики МФТИ приблизили создание квантового компьютера в России — Naked Science
9 минут
ФизТех

Физики МФТИ приблизили создание квантового компьютера в России

4.8

В лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ впервые создана квантовая интегральная схема на основе пяти сверхпроводниковых кубитов. Она является важным шагом на пути создания полномасштабных универсальных квантовых процессоров и симуляторов. Эту уникальную и полностью управляемую многокубитную квантовую схему можно считать прототипом квантового процессора, каких в мире пока совсем немного.

В МФТИ создали квантовую интегральную схему на основе пяти сверхпроводниковых кубитов / ©Предоставлено авторами исследования

Новое устройство уже сейчас может быть использовано в квантовом машинном обучении — области науки на пересечении квантовой физики и обработки данных. Квантовые системы могут ускорять вычисления и сокращать количество параметров в нейросети. Благодаря этому квантовые нейросети становятся более выразительными и позволяют описать задачу меньшим числом параметров. Система также поможет в исследовании подходов к созданию квантовых симуляторов, служащих для контролируемой имитации поведения естественных систем, не поддающихся классическим расчетам.

Над созданием универсального квантового компьютера, способного решать любую алгоритмизируемую задачу, работают ведущие мировые научные центры. Однако вероятнее, что именно квантовые симуляторы для машинного обучения позволят коммерциализировать технологию в самое скорое время и приблизят момент появления универсальных устройств.

Интегральная схема разработана в лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ и изготовлена на технологической базе Центра коллективного пользования московского Физтеха. 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.

Один из разработчиков схемы — научный сотрудник лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ Алексей Болгар прокомментировал: «После получения первого российского кубита в 2015 году в стенах нашей лаборатории мы многому научились. Все эти годы сотрудники ЦКП МФТИ и лаборатории трудились над улучшением технологии изготовления сверхпроводящих квантовых структур с различной архитектурой. В результате сейчас мы имеем технологию, которая уже достаточно надежна для создания многокубитных вычислительных устройств.

Созданная нами интегральная квантовая схема, в отличие от ранее разработанных в России прототипов, позволяет полностью контролировать состояние всех пяти кубитов. Такие интегральные схемы и необходимы для создания универсального квантового компьютера на сверхпроводящих кубитах. Это большой технологический успех».

Нынешнее достижение стало возможным благодаря нескольким ключевым фактам. Во-первых, сотрудникам Центра коллективного пользования вуза и технологам лаборатории удалось существенно улучшить контроль геометрических и электрических параметров туннельных контактов. Эти контакты являются «сердцем» сверхпроводящих кубитов, от качества и воспроизводимости их изготовления зависит работоспособность всей квантовой схемы.

Во-вторых, была отлажена технология изготовления микроволновых резонаторов, добротность которых в однофотонном режиме составляет сотни тысяч. Такие высокодобротные резонаторы являются неотъемлемой частью квантовой интегральной схемы — они располагаются на чипе вблизи кубитов и служат для контроля их квантового состояния.

Третьей важной вехой в становлении технологии явилась отладка процесса изготовления навесных мостиков — так называемых эйр-бриджей, которые позволяют подавить паразитные резонансные моды и тем самым повысить добротность структур. Наконец, четвертая и, пожалуй, самая важная составляющая успеха — это опыт, накопленный сотрудниками технологического центра МФТИ и лаборатории искусственных квантовых систем за последние годы. Здесь сформировалась слаженная команда талантливых и увлеченных исследователей. И она, кстати, продолжает пополняться, ведь система подготовки студентов в МФТИ позволяет талантливым людям выполнять НИР непосредственно в научных лабораториях.

Алексей Болгар добавляет: «Наши текущие результаты говорят о том, что технологические и измерительные возможности ЦКП и нашей лаборатории позволяют отработать и выполнить все этапы, необходимые для создания элементов квантовых процессоров, от технологических чертежей до интегральной квантовой схемы на чипе и ее измерений. Однако дальнейшее развитие работ по созданию управляемых элементов квантового компьютера и самого компьютера потребует модернизации “чистой зоны” ЦКП и дополнительного оснащения лаборатории современным исследовательским оборудованием».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Вчера, 14:08
8 минут
Александр Березин

Исследователь из Гарварда проанализировал вероятность полного оледенения всей поверхности — включая экватор — для планет земного типа. Оказалось, это частый сценарий. И он может быть причиной уничтожения всей сложной жизни. Работа показывает неожиданную уязвимость нашей планеты для такого хода событий. По расчетам, в последние 20 тысяч лет Земля прошла буквально в нескольких градусах от полного и постоянного оледенения, исключающего выживание крупных наземных многоклеточных.

14 апреля
5 минут
Ольга Иванова

Осознанность — или внимательное отношение к своему внутреннему состоянию, — как выяснили ученые, приводит одних людей к более эгоистичному поведению, а других, наоборот, к альтруистичному.

8 часов назад
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

13 апреля
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, строительству российской орбитальной станции дали зеленый свет. Практическая реализация программы должна начаться вскоре.

13 апреля
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Австралии узнали, на протяжении какого периода времени сохраняется эффект эйфории после употребления марихуаны. Это необходимо, например, для более эффективного применения лекарств на основе каннабиса или понимания того, сколько времени необходимо, чтобы сесть за руль.

Позавчера, 18:38
14 минут
Василий Парфенов

Новое масштабное журналистское расследование собрало воедино самые вопиющие факты коррупции, махинаций с официальной статистикой и игнорирования пандемии на государственном уровне.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: