Универсальный квантовый компьютер на ионах создан в России

В рамках "дорожной карты", реализуемой Росатомом, создан универсальный квантовый компьютер на ионах.

Исследователи из Российского квантового центра и Физического института имени П. Н. Лебедева РАН разработали прототип квантового компьютера на ионах.

Учёным удалось получить систему из четырёх кубитов. Обычно для этого требуется нарастить число ионов, на базе которых создаются кубиты. Однако вместо этого российские специалисты создали новую технологию масштабирования квантовых процессоров, используя многоуровневые носители информации — кудиты.

Поясним, что в традиционных компьютерах единицей информации являются биты — каждый бит может принимать одно из двух значений, 0 или 1.

В то же время в квантовых вычислительных машинах наименьшей единицей информации является квантовый бит (он же кубит), способный одновременно находиться в обоих состояниях сразу — и 0, и 1. Это явление известно как квантовая суперпозиция.

Кубиты можно связывать между собой, тем самым увеличивая количество состояний, в которых находится квантовый процессор. Эта особенность потенциально позволяет квантовым устройствам решать различные вычислительные задачи на порядки быстрее классических компьютеров и даже суперкомпьютеров.

Однако существуют и "расширенные" версии кубитов — кудиты (qudits, или quantum d-git). Они способны одновременно находиться не в двух, а в d состояниях. Те, что могут пребывать в трёх состояниях, называются кутриты, а в четырёх состояниях — кукварты.

Российские физики создали систему из двух куквартов, которая эквивалентна четырём кубитам.

Для этого в ходе эксперимента исследователи в вакуумной камере с помощью лазерных лучей захватили в ловушку два иона. Затем они провели над ними набор однокудитных операций, двухкубитную операцию внутри одного кудита, а также операцию по запутыванию двух частиц.

Таким образом учёные показали, что над кубитами, связанными в кукварт, можно проводить более качественные операции, чем над независимыми частицами. В будущем это знание позволит повысить качество реализации квантовых алгоритмов.

"Одна из наших задач – обеспечение российских учёных всем необходимым, чтобы приблизить ожидаемый технологический прорыв. Результаты по созданию квантового компьютера на ионах свидетельствуют о том, что нам удалось набрать необходимый темп", – отметила Екатерина Солнцева, директор по цифровизации госкорпорации "Росатом".

На базе, созданной учёными, к концу 2024 года планируется построить универсальный квантовый компьютер с облачным доступом. На его создание суммарно будет направлено более 23 миллиардов рублей, добавила Екатерина Солнцева.

Добавим, что российский квантовый центр в 2018 году первым в мире запустил квантовый блокчейн, а сейчас участвует в проекте по созданию квантового компьютера под эгидой госкорпорации "Росатом".

Ранее мы писали о том, что учёные, используя новый квантовый симулятор, научились управлять сразу 256 кубитами. Также мы рассказывали о том, какие вычисления стоит проводить на квантовых компьютерах. Сообщали мы и о том, что российские физики создали самый качественный в мире усилитель сигнала для квантового компьютера.

Больше новостей из мира науки и технологий вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".