В России запущен 12-кубитный квантовый компьютер

Ученые Московского физико-технического института запустили первый в России 12-кубитный квантовый процессор для квантового машинного обучения на основе сверхпроводников.

Его вычислительные элементы изготавливаются из чистого алюминия. Устройство уже применяется для решения задач машинного обучения.

Следующая цель ученых — 16-кубитный процессор. Такие устройства в будущем будут решать недоступные современным ЭВМ задачи. Но пока их можно использовать только для исследовательских целей. Для практического применения и достижения конкурентного преимущества нужно минимум 100 кубитов.

В наши дни квантовые процессоры разрабатываются учеными по всему миру. Это вычислительные устройства, принцип действия которых основан на явлениях квантовой механики.

В будущем они будут использоваться в квантовых компьютерах, которые предназначены для решения задач, с которыми не могут справиться привычные нам электронные вычислительные машины.

Это, например, моделирование природных процессов или очень сложные математические расчеты. Перспективным и активно развивающимся также является направление так называемого квантового машинного обучения.

Созданный в МФТИ процессор обладает характеристиками мирового уровня: среднее время T1 составляет 14 микросекунд, T2E — 7 микросекунд, а среднее время одной квантовой операции — всего 50 наносекунд. Эти параметры являются ключевыми для обеспечения высокой точности и стабильности квантовых вычислений.



«Для нас это очередной этап. На Физтехе уже есть хорошо отлаженная технология, с помощью которой мы производили 5-кубитные и 8-кубитные квантовые интегральные микросхемы. Это сам по себе сложный процесс, использующий, в частности, электронную литографию. Но на этот раз нам пришлось сильно изменить технологические чертежи, так как вместо линейной мы использовали двумерную архитектуру схемы», — рассказал Глеб Федоров, старший научный сотрудник лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ.

То есть предыдущие версии процессоров строились как одномерная линия — цепочка со связью только ближайших соседей, а 12-кубитный вариант — двумерный, расположенный на плоскости, пояснил ученый.

По словам ученых, пока их изобретение можно использовать только для исследовательских целей.

Для практического применения и достижения конкурентного преимущества необходим квантовый процессор минимум из 100 кубитов. Но для его создания нужно оборудование, которое позволяет размещать элементы в трех измерениях, а не только на плоскости.

До конца 2024 г. ученые МФТИ планируют представить первый 16-кубитный процессор, созданный по той же технологии.

Ранее - Российские ученые впервые продемонстрировали 4-кубитный квантовый процессор

Для справки:

Компьютеры, которыми мы сейчас пользуемся, используют в качестве единицы информации бит, который может принимать два значения: включено или выключено — 0 или 1. Кубит — как единица информации квантового компьютера, также может быть в позиции 0 или 1, но при этом способен находиться и в их суперпозиции, то есть быть и 0, и 1 одновременно.

Такая суперпозиция позволяет процессору, состоящему из многих кубитов, делать вычисления за максимально короткое время, на несколько порядков превышающее возможности современных компьютеров.