В России создан прототип квантового компьютера на ионах

Исследователям удалось разработать систему из четырех кубитов, не наращивая число ионов, а применив оригинальную технологию масштабирования квантовых процессоров с использованием многоуровневых носителей информации - так называемых кудитов.

- На созданной базе к концу 2024 года будет построен универсальный квантовый компьютер с облачным доступом, - обозначил главное руководитель проектного офиса по квантовым технологиям в ГК "Росатом" Руслан Юнусов. - Сегодня платформа на ионах демонстрирует одни из самых интересных результатов. И это особенно примечательно, так как еще пять лет назад ионы не считались приоритетным направлением развития.

Для понимания открывшихся перспектив необходимо пояснить, чем отличаются классические вычислительные устройства от квантовых. В первом случае вся информация раскладывается на биты - 0 или 1. А в квантовых вычислениях наименьшей единицей информации является квантовый бит (кубит), способный одновременно находиться в обоих состояниях сразу - то есть и 0, и 1. Количество состояний, в которых находится квантовый процессор, быстро растет с увеличением числа кубитов за счет возможности связывать их между собой. Эта особенность позволяет квантовым устройствам решать различные вычислительные задачи на порядки быстрее классических компьютеров и суперкомпьютеров.

Однако существуют и расширенные версии кубитов - уже упомянутые кудиты. Они способны одновременно находиться в трех состояниях (кутриты) или даже в четырех - это уже кукварты. Российские физики построили систему из двух куквартов, что полностью эквивалентно четырем кубитам. Работа проводилась научным коллективом ФИАН под руководством Николая Колачевского и группой исследователей Российского квантового центра.

В ходе эксперимента исследователи захватили в вакуумной камере два иона и с помощью лазера провели с ними набор целенаправленных манипуляций. В результате удалось показать, что "качество операций между кубитами, связанными в кукварт, превосходит качество операций над независимыми частицами". А это сулит в будущем гораздо более высокое качество квантовых алгоритмов.

- Для нас это первый значимый результат в рамках дорожной карты по квантовым вычислениям, - подтвердил Руслан Юнусов.

Активная работа в этом направлении продолжится и в наступающем году. Напомним, что интегратором и координатором взаимодействия научных центров и технологического бизнеса в рамках дорожной карты развития квантовых вычислений в нашей стране выступает "Росатом". Одна из его задач - обеспечение российских ученых всем необходимым, чтобы приблизить ожидаемый технологический прорыв. Как сообщила директор по цифровизации ГК "Росатом" Екатерина Солнцева, в период до 2024 года на создание квантового компьютера в соответствии с дорожной картой суммарно будет направлено более 23 млрд рублей из бюджетных и внебюджетных источников.