28 декабря 2021

Два иона стали основой прототипа квантового компьютера

  • Квантовая физика

Ученые из Российского квантового центра и Физического института имени П. Н. Лебедева РАН представили 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 — кудитов. 

Прототип разработан в рамках дорожной карты по квантовым вычислениям, реализуемой Госкорпорацией «Росатом».

Два иона стали основой прототипа квантового компьютера

В классических вычислительных устройствах вся информация раскладывается на биты, способные принимать всего два значения — 0 или 1, да или нет, черное или белое и прочее. В случае квантовых единиц информации кубитов два состояния могут существовать одновременно, а за счет связи нескольких кубитов друг с другом вариантов становится еще больше. Это позволяет обрабатывать больше информации за раз.

Существуют и расширенные версии кубитов — кудиты, способные одновременно находиться в трех состояниях (кутриты) или в четырех (кукварты). Российские физики построили систему из двух куквартов, что полностью эквивалентно четырем кубитам. 

В ходе эксперимента исследователи захватили в вакуумной камере два иона и с помощью лазера провели над ними набор однокудитных операций, двухкубитную операцию внутри кудита, а также операцию по перепутыванию двух частиц (Мёльмера-Соренсона). Таким образом удалось показать, что качество операций между кубитами, связанными в кукварт, превосходит качество операций над независимыми частицами, что в будущем обеспечит более высокое качество реализации квантовых алгоритмов.

«В целом в 2021 году Росатом направил на развитие квантовых технологий и создание необходимой исследовательской инфраструктуры более 6 млрд рублей — проведена закупка оборудования и комплектация первых лабораторий. Дальнейшая работа продолжится в соответствии с дорожной картой: до 2024 года на создание квантового компьютера суммарно будет направлено более 23 млрд рублей бюджетных и внебюджетных средств», — отметила Екатерина Солнцева, директор по цифровизации Госкорпорации «Росатом».

«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», — подчеркнул Руслан Юнусов, руководитель проектного офиса по квантовым технологиям Госкорпорации «Росатом».

Источник:  Росатом