Поделиться
Создан первый в России прототип 50-кубитного квантового компьютера
Ученые МГУ и Российского квантового центра представили прототип российского 50-кубитного квантового компьютера, создать который согласно утвержденной Правительством в 2020 г. дорожной карте «Квантовые вычисления» нужно было до конца 2024 г.
Результат многолетней работы
Ученые физического факультета Московского университета и Российского квантового центра представили первый в России прототип 50-кубитного квантового вычислителя, сообщили CNews представители МГУ. В процессе контрольного эксперимента продемонстрирована работоспособность системы и возможность подключаться к ней удаленно с помощью облачной платформы.
Прототип основан на одиночных нейтральных атомах рубидия, которые захватываются оптическими пинцетами (сфокусированными лазерными лучами). Кубит кодируется во внутренних степенях свободы этого одиночного атома, говорится в сообщении.
Разработка велась в рамках дорожной карты развития высокотехнологичной области «Квантовые вычисления», утвержденной Правительством в 2020 г. и ставящей в качестве одной из целей создание до конца 2024 г. квантового вычислителя мощностью не менее 50 кубитов, отметили ученые.
«Результаты, полученные в рамках дорожной карты, стали возможными благодаря многолетним исследованиям, которые велись в Центре квантовых технологий МГУ имени М.В. Ломоносова. За последние 10 лет здесь сформировался коллектив высокопрофессиональных специалистов — в основном, из числа студентов, аспирантов и выпускников физического факультета Московского университета», — сказал научный руководитель Центра квантовых технологий МГУ, профессор физического факультета МГУ Сергей Кулик.
Устройство вычислителя
Созданный прототип — это оптический стол, большую часть которого занимает лазерная система со сверхвысоким вакуумом и оптическим доступом, пояснил руководитель сектора квантовых вычислений Центра квантовых технологий физического факультета МГУ Станислав Страупе.
По его словам, эта система используется для охлаждения и управления состояниями атомов и для создания массива оптических пинцетов. В ней создается магнитооптическая ловушка, в которую захватываются атомы из паров рубидия и охлаждаются лазером. Затем из холодного облака газа захватываются одиночные атомы в сфокусированные оптические микроловушки.
«В настоящий момент в Центре квантовых технологий МГУ мы можем создавать квантовые регистры из 50 атомов, расположенных в упорядоченном массиве, реализовывать операции над одиночными кубитами с точностью более 0,998 и запутывающие двухкубитные операции с точностью более 0,9. Нейтральные атомы в оптических пинцетах — хорошая система с точки зрения перспектив масштабирования, нам более-менее понятно, как дойти от систем из десятков кубитов к сотням и даже тысячам кубитов», — сказал Страупе.
На следующих этапах работы ученые планируют развивать эту систему до уровня 300 и более кубитов. В ближайших планах — работа по увеличению точности операций и запуску полезных алгоритмов, говорится на сайте вуза.
Рекорды по кубитам
Текущий рекорд по количеству соединенных кубитов составляет 1,18 тыс., по данным Bloomberg. Его установил калифорнийский стартап Atom Computing в октябре 2023 г., более чем вдвое превысив предыдущее достижение IBM от ноября 2022 года — 433 кубита.
Компьютеру, подходящему для коммерческого использования нужны миллионы, если не миллиарды кубитов. Склеить их вместе — главная проблема. По мере того, как компьютер становится больше в размерах, он выделяет больше тепла. Поэтому платформы квантовых вычислений сейчас производят на громоздких установках, которые по своим масштабам напоминают классические компьютеры 1950-60-х годов прошлого века. Большую часть пространства занимают системы охлаждения.
Самые передовые системы квантовых вычислений, находящиеся в стадии разработки на конец марта 2024 г., все еще сталкиваются с двойной проблемой: как увеличить количество кубитов и уменьшить частоту ошибок.
Дело в том, что кубиты — это не изолированная система, потому что они взаимодействуют с окружением, которое является источником шумов. Эти шумы приводят к тому, что квантовое состояние системы разрушается и переходит в случайное.
«Прорывом» в квантовых вычислениях осенью 2024 г. СМИ называли 105-кубитный чип Willow от Google, создатели которого заявили, что нашли решение, как писал The Verge. Willow способен выполнить вычислительную задачу менее чем за пять минут — процесс, который, по словам представителей компании, займет у одного из самых быстрых суперкомпьютеров в мире 10 септиллионов лет, что превышает возраст Вселенной.
Российские ученые из МФТИ запустили первый российский 12-кубитный квантовый процессор в январе 2024 г. В феврале 2024 г. «Росатом» заявлял о создании 20-кубитного квантового компьютера на ионной платформе и 25-кубитного на атомной.
Короткая ссылка
