16.11.2022

Россия впервые продемонстрировала работающий квантовый процессор

Команда учёных МФТИ и НИТУ МИСиС реализовала четырёхкубитный квантовый процессор и продемонстрировала на нём точности двухкубитных операций CZ более 97%. Эксперимент был проведён в МФТИ 8 ноября. Для этого использовалась сверхпроводниковая интегральная квантовая микросхема, которая была изготовлена сотрудниками Лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ.

Квантовая интегральная микросхема (КИМС) содержит пять ёмкостно шунтированных зарядовых кубитов, один из которых в эксперименте не использовался. Кубиты электрически связаны друг с другом и могут как обмениваться энергией, так и управляемо изменять друг у друга фазу суперпозиций состояний |0⟩ и |1⟩. Первый тип взаимодействия используется в экспериментах по квантовому машинному обучению, а второй удобнее для стандартных квантовых алгоритмов.

Для реализации неразрушающего считывания кубитов посредством индивидуальных микроволновых резонаторов использовался широкополосный джозефсоновский параметрический усилитель, который был разработан совместно МФТИ и НИТУ МИСИС.

«Учёными Университета МИСИС и МФТИ впервые в России были экспериментально реализованы алгоритмы перекрестно-энтропийного тестирования и квантовой томографии процесса, которые теперь позволяют проводить оценки точности в принципе любых одно- и двухкубитных вентильных операций на системах сверхпроводниковых кубитов», — рассказал научный сотрудник лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ МИСИС Илья Москаленко.

Профессор Олег Астафьев: «Нам удалось показать высокоэффективные квантовые операции на системе 4-х кубитов, что является уникальным достижением для российских квантовых технологий. В проведённом эксперименте время отдельной логической операции составляет около 0,025 мкс. Это позволяет реализовать более 3200 операций за время жизни квантового состояния процессора. При изготовлении квантовой интегральной микросхемы технологами из МФТИ были отработаны важные особенности технологического процесса, что позволило нам существенно улучшить ключевые характеристики кубитов.»

Следующим этапом совместного проекта будет разработка и испытания 8-кубитных симуляторов и процессоров.