Сегодня 22 сентября 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 🔥
«Это настоящая магия»: энтузиасты сделали браузерный порт GTA: Vice City и не знают, как его выпустить, чтобы «не нарушить чьи-либо права» 36 мин.
WhatsApp и Telegram стали популярнее в России, несмотря на блокировку звонков 2 ч.
Интересная, атмосферная и на удивление «боевитая»: критики вынесли вердикт Silent Hill f 2 ч.
Google Chrome для Android научился пересказывать веб-страницы в виде подкаста 4 ч.
Авторы «Василисы и Бабы Яги» анонсировали приключенческую игру «Чёртова служба» про чёрта на службе у Петра Первого 4 ч.
Актриса озвучки Mafia: The Old Country проговорилась о новой «Мафии» 5 ч.
Боевик «Земский собор» от создателей «Смуты» получил демоверсию на ПК и выйдет в срок, если только «небо на землю не упадёт» 7 ч.
Американских бигтехов лишат доступа к финансовым данным европейцев 9 ч.
В сделку по TikTok вовлечены руководители Fox Corp, Dell и Oracle 11 ч.
Китайцы утратят контроль над американским TikTok после сделки с США — лишь 1 из 7 мест в совете директоров достанется ByteDance 21-09 12:37
Asus представила монитор ROG Strix OLED XG27AQDMGR — 2K, 240 Гц и улучшенное антибликовое покрытие 26 мин.
Vastarmor представила Radeon RX 9070 Alloy Pro и Alloy Pro White с термопрокладками с фазовым переходом 2 ч.
Обновление брандмауэра привело минимум к трём смертям — австралийский оператор Optus заблокировал звонки в экстренные службы 2 ч.
Китай построит гигантский ИИ-суперкомпьютер в ответ на американский мегапроект Stargate 2 ч.
У MediaTek появятся процессоры с маркировкой «Сделано в Америке» для избранных клиентов 2 ч.
ASRock представила видеокарты Intel Arc Pro B60 для рабочих станций с ИИ 3 ч.
MediaTek представила Dimensity 9500 — конкурент Apple A19 Pro и первый процессор на ядрах Arm C1 и частотой до 4,21 ГГц 4 ч.
Вышел GL.iNet Comet PoE — компактный IP-KVM с поддержкой PoE и возможностью монтажа в стойку 4 ч.
Смартфон Honor X7d с прочным корпусом и батареей на 6500 мА·ч появится в России до конца сентября — от 17 999 рублей 4 ч.
Arista проектирует коммутаторы с СЖО для ИИ ЦОД 5 ч.