#квантовый компьютер

Сегодня, 14 апреля, отмечается Всемирный квантовый день — и это отличный повод задуматься: насколько наши данные защищены в эпоху квантовых компьютеров? Могут ли хакеры взломать методы криптографической защиты? Разбираемся с заведующим лабораторией элементной базы квантовых коммуникаций НИТУ МИСИС Романом Шаховым, какие технологии спасут цифровую безопасность в ближайшие годы.

Исследователи использовали узкоспециализированный прибор — квантовый отжигатель — для изучения распада ложного вакуума. Они получили важные данные о динамике взаимодействия пузырьков истинного вакуума, запускающего процесс фундаментального изменения Вселенной.

Чем ниже температура кубитов в квантовом компьютере, тем эффективнее он проводит вычисления. С приближением к абсолютному нулю охлаждение на каждый милликельвин дается ученым все сложнее. Команда исследователей создала новый тип холодильника для квантовых компьютеров, способный работать автономно после запуска.

Руководитель сектора квантовых вычислений Центра квантовых технологий физического факультета МГУ, руководитель научной группы Российского квантового центра Станислав Страупе рассказал о том, где сейчас передний край науки о квантовых компьютерах, каково место России в мировой квантовой гонке и чем похожи квантовые компьютеры на кота Шрёдингера.

Швейцарские физики создали первый работающий механический кубит. Свойство суперпозиции смогли реализовать через осцилляции пьезоэлектрического диска.

То, насколько классический компьютер сможет воссоздать определенное квантовое состояние, описывается свойством под названием «магия». Ученые из США выяснили, существует ли резкий переход между состоянием «можем обойтись обычным компьютером» и «подойдет только квантовый».

Исследователи впервые осуществили телепортацию логического кубита, применив методы, устойчивые к ошибкам. Задачу решили для процессора на основе захваченных ионов.

Ученые Йельского университета и Национальной лаборатории Брукхейвена повысили время работы сверхпроводящих квантовых устройств за счет нового подхода к дизайну микросхем и выбору материалов. Новая парадигма позволила увеличить время когерентности кубитов до одной миллисекунды. Результаты опубликованы в журнале Nature communications.

Ученые из Российского квантового центра, НИУ ВШЭ и МФТИ изучили фазовый переход в одномерных системах с беспорядком в присутствии коррелированного перескока частиц. Работа открывает возможности для создания устойчивых одномерных атомных ловушек, квантовых нитей, кристаллов с одномерной проводимостью.

Ученые МФТИ, МГУ, МИСИС и ВНИИА имени Духова совместно с коллегами из Франции реализовали новый вид ячейки памяти. Проведенные эксперименты и теоретическая модель подтвердили, что джозефсоновский вихрь в переходе «сверхпроводник — нормальный металл — сверхпроводник» можно использовать как носитель информации. Принцип работы, заложенный в устройстве, позволит превзойти имеющиеся разработки по скорости и энергоэффективности.

Группа ученых из МФТИ, ВНИИ автоматики имени Н. Л. Духова, Института теоретической и прикладной электродинамики и Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова построила теоретическую модель, которая описывает динамику открытых квантовых систем вблизи особых точек. Работа помогает лучше понять и описать процессы обмена энергией в квантовых устройствах, таких как квантовые компьютеры и сенсоры.

Ученые МТУСИ совместно с коллегами создали научный стенд по исследованию квантовой связи в атмосфере, в котором задействовано серийное оборудование российских фирм, производящих блоки квантовой связи и терминалы атмосферной оптической связи. Предварительные исследования, выполненные на этом стенде, выявили необходимость определенной доработки серийного оборудования, как терминалов оптической связи, так и модернизации алгоритмов синхронизации и автоматической подстройки в блоках квантовой связи.

Физики из МФТИ совместно с коллегами из Франции экспериментально показали, что атомы примесей в полупроводниках могут формировать долгоживущие устойчивые квантовые состояния. Значит, эти атомы можно использовать в качестве кубитов в квантовом компьютере.

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.

Российские ученые получили металлорганические соединения с переключаемыми магнитными свойствами. Входящие в их состав ионы металлов способны обратимо менять спиновое состояние в ответ на внешние воздействия, а следовательно, кодировать один бит информации в одной молекуле. Технология поможет в разработке устройств памяти с большей емкостью, а также еще на один шаг приблизит исследователей к созданию полноценного квантового компьютера из молекулярных материалов.

Участники мероприятия узнают, как открытия в квантовой физики изменят мир в ближайшем будущем.

Исследователи Центра квантовых метаматериалов МИЭМ НИУ ВШЭ совместно с коллегами из Германии и Великобритании предложили алгоритм автоматического сжатия произвольных сред (Automated Compression of Arbitrary Environments — ACE). Он дает качественно новые возможности точных вычислений для исследования динамики квантовых систем. По мнению ученых, новый метод поможет в проектировании квантовых компьютеров и новых систем связи.

Использование новых волокон помогло достигнуть рекордных скоростей передачи информации, порядка нескольких петабит в секунду. Кроме того, за счет того, что технология пространственного уплотнения позволяет снизить число волоконно-оптических кабелей, она перспективна для экономии места укладки кабелей в сетях доступа, упрощения структуры трактов передачи информации, уменьшения количества кабелей в центрах хранения и обработки данных.

Стремительный прогресс последних лет и даже последних месяцев в области квантовых технологий очень впечатляет. Появляются все новые смелые эксперименты и устройства, о которых даже мечтать не могли основатели квантовой механики! Naked Science расскажет о том, что происходит прямо сейчас, в этой четвертой статье нашего «квантового цикла».

Физики из Констанцского университета в Германии пересекли пучок свободных электронов лучом лазера и получили новый тип кубитов — универсальный и потенциально устойчивый к потере информации.