
Выдающееся достижение российской науки: специалисты МГУ совместно с Российским квантовым центром успешно разработали и представили инновационный прототип 50-кубитного квантового компьютера. Это знаменательное событие произошло в рамках реализации государственной программы «Квантовые вычисления», значительно опередив намеченные сроки.
Результат многолетней работы
Научный прорыв осуществлен благодаря слаженной работе исследователей физического факультета Московского университета в тандеме со специалистами Российского квантового центра. Инновационная система продемонстрировала впечатляющую функциональность и открыла перспективы удаленного доступа через облачную инфраструктуру.
В основе уникального прототипа лежит передовая технология использования одиночных нейтральных атомов рубидия, удерживаемых с помощью инновационных оптических пинцетов – специально сфокусированных лазерных лучей. Квантовая информация кодируется во внутренних степенях свободы каждого отдельного атома.
Этот амбициозный проект воплощает в жизнь ключевые цели государственной программы развития квантовых технологий, утвержденной правительством в 2020 году. Успешная реализация демонстрирует высокий потенциал отечественной научной школы.
Прототип открывает новую эру в истории российских квантовых вычислений
«Достигнутые результаты стали возможными благодаря десятилетию непрерывных исследований в Центре квантовых технологий МГУ. За эти годы мы создали мощную команду талантливых специалистов, преимущественно из числа наших студентов, аспирантов и выпускников», – с гордостью отмечает профессор Сергей Кулик, научный руководитель Центра.
Устройство вычислителя
Инновационный прототип представляет собой высокотехнологичный оптический комплекс с интегрированной лазерной системой, работающей в условиях сверхвысокого вакуума. Установка оснащена специальным оптическим доступом, что подробно разъясняет Станислав Страупе, возглавляющий сектор квантовых вычислений.
Комплекс включает уникальную магнитооптическую ловушку, обеспечивающую захват атомов рубидия и их последующее лазерное охлаждение. Инновационная технология позволяет выделять отдельные атомы из охлажденного облака и помещать их в прецизионные оптические микроловушки.
«Наш центр достиг впечатляющих результатов: мы формируем квантовые регистры из 50 атомов в упорядоченном массиве, выполняем операции с одиночными кубитами с точностью 99,8% и реализуем двухкубитные запутывающие операции с точностью более 90%. Технология нейтральных атомов в оптических пинцетах открывает захватывающие перспективы масштабирования – от десятков до тысяч кубитов», – делится достижениями Страупе.
Исследовательская команда уже планирует амбициозное расширение системы до 300 и более кубитов, параллельно совершенствуя точность операций и разрабатывая практические алгоритмы.
Рекорды по кубитам
В глобальном масштабе лидирует калифорнийский стартап Atom Computing, достигший рубежа в 1180 кубитов в октябре 2023 года, существенно превзойдя предыдущий рекорд IBM в 433 кубита.
Для создания коммерчески жизнеспособного квантового компьютера требуются миллионы кубитов. Ключевой технологический вызов – их эффективное объединение. С увеличением вычислительной мощности возрастает тепловыделение, что требует масштабных систем охлаждения, напоминающих компьютерные установки середины прошлого века.
Современные квантовые системы сталкиваются с двумя фундаментальными задачами: наращивание количества кубитов при одновременном снижении частоты ошибок. Сложность заключается в том, что кубиты постоянно взаимодействуют с окружающей средой, создающей помехи и влияющей на квантовые состояния.
Осенью 2023 года Google представил революционный 105-кубитный чип Willow, способный решать сложнейшие вычислительные задачи за считанные минуты, в то время как традиционным суперкомпьютерам потребовались бы миллиарды лет.
Российские разработки также демонстрируют впечатляющий прогресс: в начале 2024 года специалисты МФТИ запустили 12-кубитный квантовый процессор, а «Росатом» создал 20-кубитный квантовый компьютер на ионной платформе и 25-кубитный на атомной основе.
Источник: www.cnews.ru