Российский квантовый компьютер с 50 кубиками успешно прошел тесты и уже решает проблемы

Российский квантовый компьютер с 50 кубиками успешно прошел тестирование. Устройство было создано учеными в физическом институте Лебедева (Фан) Российской академии наук на основе технологии холодных ионов. Ведущие характеристики компьютера были изучены в серии экспериментов, результаты которых были опубликованы в журнале «Успех физических наук».

Разработка проводилась в рамках дорожной карты для квантовых расчетов под эгидой Государственной корпорации Розатома, которая началась в 2020 году. Несмотря на то, что проект начался практически с нуля, разработчики смогли создать систему, которая не уступает мировым аналогам, и в ряде параметров он даже превышает их.

Компьютер основан на цепочке из 25 ионов Itherbius (⁷⁷yb⁺), сохраняемой лазерами и охлажденными до температуры, близких к нулю. Кубиты управляются лазерными импульсами. Квантовые алгоритмы являются последовательностями таких эффектов.

Как объясняет исследователь Илья Заплако, на до 50 кубических ионных калькуляторов считается наиболее продвинутыми. Одна из ключевых задач при их создании — обеспечить операции запутывания, в которых кубики взаимодействуют друг с другом контролируемым образом. Также важна возможность увеличить количество кубов без потери качества и скорости операций. Во время тестирования параметры надежности были рассмотрены для одного и двух операций с двумя ножками, а также время когерентности — период скоординированной работы кубиков до того, как их квантовое условие обрушилось.

Разработчики объясняют, что одной из особенностей внутреннего подхода является использование кукукартов. Это системы, в которых ионы могут быть одновременно в четырех условиях, а не в двух, как в случае, что позволяет хранить и обрабатывать больше информации. Чтобы внедрить эту архитектуру, ученые разработали ряд оригинальных научных и технических решений. В частности, они предложили новый способ защиты кубиков (ионы с более чем двумя кубиками) Deco -Heragers разработали методы охлаждения ионов, фильтрации лазерного шума и других технологических инноваций.

Во время тестов задачи использовались вблизи реального квантового расчета. В частности, алгоритм Гровера был реализован для поиска в перемешиваемой базе данных, была рассчитана структура нескольких молекул и было выполнено моделирование динамических систем.

Российские специалисты также являются одними из первых в мире, которые используют ионный процессор для решения практически значимых задач. В частности, нейронная сеть была обучена сортировке рукописных изображений чисел. В будущем технология может быть использована, например, для поиска новых молекул, распознавания лица, анализа ДНК и других задач.

Квантовой компьютер, созданный в Институте Лебедева, представляет собой полную платформу для проведения исследований и решения прикладных задач. Следующий этап разработки связан с повышением точности операций и временем когерентности, а также с изучением новых подходов для использования объятий, в которых Фиан уже является одним из лидеров. Параллельно он работает для увеличения масштаба устройств и их подготовки к массовому производству.