В России создали прототип квантового компьютера на ионах
Компьютер разработали ученые из Российского квантового центра и Физического института имени П.Н. Лебедева РАН. Они создали систему из 4 кубитов, но не наращивая число ионов. Они воспользовались другой технологией масштабирования квантовых процессоров с применением многоуровневых носителей информации — кудитов.
В классических компьютерах вся информация считается побитово и может быть только в одном состоянии: или 0, или 1. В квантовых решениях используются явления квантовой механики (квантовая суперпозиция, квантовая запутанность) для передачи и обработки данных. В нем применяют другой бит — квантовый или кубит, а информация одновременно может находиться в двух состояниях — и 0, и 1. С увеличением числа кубитов количество состояний, в которых находится квантовый процессор, возрастает за счет их возможности связываться между собой. Это даёт квантовым компьютерам возможность решать задачи во много раз быстрее, чем обычным и суперкомпьютерам.
Но с кубитами еще не все, кроме них, существуют — кудиты (расширенная версия кубитов), они могут находиться в трех состояниях (кутриты) или в четырех состояниях (кукварты). Российские исследователи построили систему на последних. Система состоит из двух куквартов — это равно 4 кубитам. В ходе эксперимента им удалось захватить в вакуумной камере 2 иона, после чего с помощью лазера они провели над ними набор однокудитных операций, двухкубитную операцию внутри кудита, и операцию по перепутыванию 2 частиц (Мёльмера-Соренсона). Данными исследованиями ученым удалось показать, что качество операций между кубитами, связанными в кукварт превосходит качество операций над независимыми частицами. Это обеспечивает более высокое качество реализации квантовых алгоритмов в будущем.
Руководитель проектного офиса по квантовым технологиям Госкорпорации «Росатом» Руслан Юнусов говорит:
»Для нас это первый значимый результат в работе над дорожной картой по квантовым вычислениям. На созданной базе к концу 2024 года будет построен универсальный квантовый компьютер с облачным доступом. Сегодня платформа на ионах демонстрирует одни из самых интересных результатов, что особенно примечательно, так как 5 лет назад ионы не считались приоритетным направлением развития».
По словам директора по цифровизации Госкорпорации «Росатом» Екатерины Солнцевой, в 2021 году Росатом направил на развитие и создание технологий и исследовательской инфраструктуры более 6 млрд рублей. Была проведена закупка оборудования и комплектация первых лабораторий. А до 2024 года на создание квантового компьютера суммарно будет направлено более 23 млрд рублей (как бюджетных, так внебюджетных средств).
Она отмечает:
«В рамках реализации дорожной карты развития квантовых вычислений Росатом выступает интегратором и координатором взаимодействия ведущих научных центров страны и технологического бизнеса. Одна из наших задач — обеспечение российских ученых всем необходимым, чтобы приблизить ожидаемый технологический прорыв. Результаты по созданию квантового компьютера на ионах свидетельствуют о том, что нам удалось набрать необходимый темп. Безусловно, высокой оценки заслуживает научный коллектив Физического института имени П.Н. Лебедева под руководством Николая Колачевского, а также команда Российского квантового центра.»
