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 🔥
Госдума окончательно запретила россиянам искать экстремистские материалы в интернете 8 мин.
Один из самых драматичных сюжетных поворотов Clair Obscur: Expedition 33 появился в игре благодаря шутке 2 ч.
Сериал по Mass Effect в надёжных руках: производством шоу займётся команда «Фоллаут» 3 ч.
«Нейроаналитик» «Яндекса» ускорит анализ и визуализацию данных 4 ч.
«Т-Банк» выпустил ИИ-модель распознавания речи с открытым исходным кодом — T-one 4 ч.
Copilot+PC на чипах AMD и Intel наконец получили новые ИИ-функции — на три месяца позже, чем Snapdragon X 6 ч.
Electronic Arts анонсировала открытую «бету» Battlefield 6, а в приложении EA App засветились её подробности 6 ч.
Плохо прогнозируемый эффект от применения ИИ — один из основных барьеров, сдерживающих его использование в промышленности 6 ч.
ИИ-модель Google Gemini получила золотую медаль Международной математической олимпиады 7 ч.
OpenAI раскрыла масштабы популярности ChatGPT: каждый день бот получает 2,5 млрд запросов 17 ч.
Два миллиона GPU и 4,5 ГВт: Oracle и OpenAI договорились построить в США дата-центры для ИИ 18 мин.
Galax GeForce RTX 5080 NOX OC Black Edition получила зеркальную панель и магнитный кожух 25 мин.
Устройства Google Home и Nest перестали понимать команды — и никто не знает почему 28 мин.
Учёные впервые увидели звезду-компаньона у Бетельгейзе — жить ей осталось недолго 32 мин.
Samsung Display оснастит флагманские Mercedes-Maybach огромными OLED-дисплеями 37 мин.
«Яндекс» начал продажи умной колонки «Станции Мини 3 Про» с модульной конструкцией и ценой 12 тыс. рублей 2 ч.
AAEON выпустила индустриальный одноплатный компьютер PICO-TWL4 на базе Intel Twin Lake 3 ч.
Nokia попытается ещё раз вернуться на рынок смартфонов с новым производителем 3 ч.
Tesla отпраздновала выпуск 3 миллионов Model 3 — по одной машине каждые 90 секунд 4 ч.
В NASA рассказали, как спасли камеру зонда «Юнона» в окрестностях Юпитера 4 ч.