Сегодня 22 июля 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Отечественный квантовый процессор с наибольшим числом кубитов прошёл испытания и готов к масштабированию

Учёные из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН опубликовали в журнале «Успехи физических наук» статью о всесторонних испытаниях созданного в России 50-кубитного квантового компьютера на холодных ионах. Это передовая разработка не только в России, но и в мире. Ряд применённых в системе технических решений не имеет аналогов и позволяет запускать квантовые алгоритмы на куквартах — кубитах с четырьмя состояниями.

 Ионная ловушка — сердце 50-кубитного квантового процессора. Источник изображения: ФИАН

Ионная ловушка — сердце 50-кубитного квантового процессора. Источник изображения: ФИАН

Российская разработка сравнима с переходом от памяти, записывающей два бита в ячейку, к памяти, записывающей четыре бита. Это не только увеличивает плотность размещения кудитов (кубитов с большим числом поддерживаемых состояний), но и требует более серьёзного подхода к снижению шумов — например, в лазерных импульсах, управляющих кубитами-холодными ионами.

Исследователи изначально поставили перед собой более сложную задачу — добиться возможности запуска на квантовой платформе более сложных алгоритмов без увеличения числа физических кубитов — и успешно её решили. Фактически платформа была создана в октябре 2024 года в рамках реализации дорожной карты «Квантовые вычисления», стартовавшей в 2020 году под эгидой Госкорпорации «Росатом». Спустя пять лет задача была выполнена, что зафиксировано в опубликованной научной работе.

«На уровне до полусотни кубитов ионные вычислители — наиболее совершенные среди квантовых устройств. При их создании одна из самых сложных задач — научиться делать запутывающие операции, для чего нужно заставить кубиты взаимодействовать друг с другом контролируемым образом. Еще один вызов — увеличение числа кубитов без потери качества и скорости операций. Так, в ходе тестирования были исследованы ключевые характеристики компьютера — достоверность однокубитных и двухкубитных операций, а также время когерентности — согласованной работы кудитов до того, как их квантовое состояние будет разрушено», — рассказал научный сотрудник ФИАН Илья Заливако.

Как пояснили специалисты, в российском вычислителе для выполнения квантовых операций используется цепочка из 25 ионов иттербия (¹⁷¹Yb⁺), которые удерживаются лазерами и охлаждаются почти до абсолютного нуля. В таком состоянии кубитами управляют с помощью лазерных импульсов. Квантовые алгоритмы представляют собой последовательности таких воздействий.

В ФИАН отметили, что архитектура кудитов выгодна для ряда квантовых алгоритмов, и для её реализации учёные предложили ряд оригинальных научных и технических решений. В частности, был разработан новый способ защиты кудитов от декогеренции. Из-за большей сложности кудиты сильнее подвержены разрушению квантовых состояний, поэтому методы их защиты требуют более сложных подходов. Также были внедрены новые методы охлаждения ионов, фильтрации лазерных шумов и множество других оригинальных решений.

Для всестороннего испытания разработки были использованы задачи, которые в будущем позволят выполнять реальные квантовые расчёты. В частности, были реализованы алгоритмы Гровера, предполагающие поиск по неупорядоченной базе данных, произведены расчёты структур нескольких молекул, а также выполнены симуляции ряда динамических систем.

Кроме того, специалисты ФИАН одними из первых в мире применили ионный процессор для решения практически полезных задач. Так, в ходе эксперимента была обучена нейросеть, способная распознавать написанные от руки изображения цифр. В будущем такая технология может применяться, например, для быстрого поиска новых эффективных молекул, распознавания лиц, анализа ДНК и множества других задач.

«Разработанный в нашем Институте квантовый компьютер — это не просто экспериментальный прототип — это полноценная платформа для проведения исследований и решения задач. Следующий этап развития системы связан с повышением точности операций и времени когерентности. Помимо этого, мы продолжаем изучать новые подходы к использованию кудитов, где являемся одними из лидеров в мире. Также осваиваем подходы к масштабированию устройств и их серийному производству», — отметил директор ФИАН, академик РАН Николай Колачевский.

На следующем этапе реализации дорожной карты планируется создание коммерческих квантовых компьютеров. Разработка таких систем потребует компактных решений и высокой степени автоматизации. Серийные квантовые вычислители должны быть более надёжными и не требовать постоянного обслуживания.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Создатели Until Dawn устроили новую волну сокращений и отложили релиз нелинейного хоррора Directive 8020 20 мин.
Более пяти миллионов ассасинов: Ubisoft похвасталась достижениями игроков Assassin's Creed Shadows 2 ч.
Запутавшие разработчиков изменения Apple в комиссиях App Store скорее всего будут приняты Еврокомиссией 3 ч.
Electronic Arts анонсирует Battlefield 6 уже на этой неделе — запущен обратный отсчёт до выхода первого трейлера 4 ч.
Microsoft узнала о критической уязвимости SharePoint ещё два месяца назад, но не смогла её исправить 4 ч.
Apple почти открыла исходный код своих ИИ-моделей, но что-то пошло не так 4 ч.
Встроенный в Telegram криптокошелёк Wallet стал доступен 87 млн пользователей в США 5 ч.
Microsoft создала утилиту для быстрого переноса данных с компьютера на компьютер для Windows 11 5 ч.
Nvidia выпустила драйвер GeForce Game Ready 577.00 WHQL с поддержкой DLSS 4 для Wuchang: Fallen Feathers 6 ч.
«Яндекс» выпустит «Нейроаналитика» — ИИ-агента для визуализации данных 6 ч.
Microsoft представила ноутбук Surface Laptop 5G со слотом для SIM и чипами Core Ultra 200 по цене от $1800 2 ч.
Razer представила беспроводную версию геймерской мыши Cobra 3 ч.
Компактно, но дорого и медленно: ДНК-накопителям до коммерциализации пока ещё далеко 5 ч.
Китайские учёные впервые осуществили квантовую телепортацию с записью состояний в твердотельную память 6 ч.
Всё своё, от «железа» до ПО: «Группа Астра» и YADRO строят полностью российское облако 6 ч.
Sharp представили VR-перчатки, которые передают тактильные ощущения от прикосновений к виртуальным объектам 6 ч.
Samsung теряет рынок складных смартфонов — в этом году её доля почти сравняется с Huawei 6 ч.
Elgato представила карту видеозахвата Game Capture 4K S с поддержкой 4K при 60 FPS по цене $160 6 ч.
xAI купила за $10 территорию бывшей газовой электростанции неподалёку от будущего ИИ ЦОД 7 ч.
Nothing представила смарт-часы CMF Watch 3 Pro за $99 с увеличенным экраном, но без сменного безеля 7 ч.