Мирового уровня по «времени жизни» сверхпроводниковых кубитов — наименьших элементов хранения информации квантового процессора — достигли инженеры и ученые МГТУ им. Н.Э.Баумана и ВНИИ автоматики им. Н.Л.Духова. Они смогли достичь качественной поддержки работы кубита на уровне 50 микросекунд.
«Время жизни» кубитов является определяющим параметром для квантовых вычислений, и те, у кого получится максимально его продлить хотя бы до 100 микросекунд, станут обладателями первого функционирующего квантового компьютера, а значит, получат неограниченные возможности сверхбыстрых вычислений. Безграничные возможности квантовых компьютеров помогут в быстрой шифровке и дешифровке информации, моделировании сложнейших процессов химии и новых материалов, создании новых лекарств и пр.
Как сообщили «МК» в МГТУ им. Баумана, разработка кубита велась на базе научно-образовательного центра «Функциональные микро/наносистемы МГТУ им. Н.Э.Баумана», в кооперации с учеными Института физики твердого тела РАН, МИСиС, МФТИ, Российского квантового центра и Новосибирского ГТУ в течение двух лет, что является предельно сжатым сроком для подобной технологии.
Теперь о самой сути работы. Современная компьютерная система в качестве единицы информации использует 1 бит, который может быть в двух позициях — 0 или 1. Кубит также может быть в позиции 0 или 1, но при этом способен находиться и в их суперпозиции (то есть быть и нулем, и единицей одновременно), и это позволяет делать параллельные вычисления за максимально короткое время, на несколько порядков превышающее возможности современных компьютеров.
Для чего нужно максимально продлевать время жизни кубиту? Дело в том, что этот сверхпроводниковый элемент очень чувствителен к разного рода загрязнениям, шумам (включая радио и тепловые шумы), которые его разрушают. Для того чтобы он нормально работал, температура возле него должна быть близкой к абсолютному нулю (то есть -270 градусов по Кельвину). Поэтому главное соревнование между группами ученых всего мира сейчас разворачивается за создание максимально совершенной системы жизнеобеспечения кубита. Считается, что время его жизни в 100 микросекунд уже позволит создать квантовый процессор из 50–100 кубитов, и это послужит базой для первого работающего квантового компьютера.
Полученный нашими учеными «срок жизни» кубита в 50 микросекунд не уступает по параметрам лучшим мировым аналогам от Intel, Microsoft или IBM. Но, как скромно отметили в МГТУ, все-таки наш получился более стойким за счет того, что система управления его жизнеобеспечением оказалась технологичнее, немного тише, холоднее и чище. Это дает больше шансов на создание полноценной микросхемы и по сути выводит отечественную технологию выше мирового уровня.
Комментарий директора научно-образовательного центра Ильи Родионова:
— Полученный результат мы считаем промежуточным, мы понимаем, что делать на следующем этапе. Мы планируем двигаться в сторону 100-кубитного компьютера со временами жизни кубитов более 100 микросекунд. А главная наша цель — создать универсальный квантовый компьютер, что позволит решать практические задачи, полезные для нашей страны. Мы довольно четко понимаем и представляем, что должно быть усовершенствовано и в технологии, и в эксперименте, и в измерениях, и в алгоритмах, для того чтобы прийти к практически полезному квантовому симулятору, а дальше к созданию универсального квантового компьютера.