Российские ученые усовершенствовали многокубитные операции для квантовых процессоров
Ученые Университета МИСИС и Российского квантового центра представили новый метод реализации быстрой двухкубитной операции на сверхпроводниковых кубитах-флаксониумах. Эта работа может помочь создавать квантовые процессоры, которые устойчивы к ошибкам.
В проекте также приняли участие сотрудники МГТУ им. Баумана и Всероссийского НИИ автоматики имени Духова.
Для разработки универсальных квантовых вычислителей нужны долгоживущие кубиты (наименьшие носители квантовой информации) с высокой точностью операций. Флаксониумы — разновидность сверхпроводниковых кубитов со сложной энергетической структурой — имеют высокую продолжительность жизни и точны по сравнению с другими типами кубитов.
Флаксониумы из-за высокой когерентности (способности преобразовывать квантовые состояния) и нелинейности могут стать ключом к усовершенствованию сверхпроводниковых квантовых схем, считают ученые. Длинный жизненный цикл флаксониума дает возможность делать более длинные и сложные алгоритмы. Но до сих пор специалистам не удавалось добиться достаточной точности операций на флаксониумах.
Поэтому группа ученых предложила новый подход к выполнению операций на кубитах-флаксониумах, связанных через еще один кубит.
Однокубитная операция на нем позволяет эффективно получить двухкубитный гейт (это любая логическая операция с кубитами). Точность работы составила 97,6%, а продолжительность операции — 44 наносекунды.
Таким образом авторы проекта разработали технологию создания сверхпроводниковых схем на базе кубитов-флаксониумов из более сотни технологических операций. Она обеспечивает высокое качество квантовых элементов и их повторяемость.
Исследователи сейчас работают над масштабированием нового подхода, разрабатывают концепцию выполнения трехкубитной операции на флаксониумах с использованием одного соединительного элемента.
Это приблизит ученых к созданию компьютера, который сможет, например, моделировать молекулярные и химические реакции для фармацевтики.
Рынок квантовых вычислений пока не сформировался, но от него уже ждут многого. В Росконгрессе прогнозируют, что один только глобальный финансовый сектор будет тратить на квантовые вычисления до $ 19 млрд в 2032 году. В то же время в McKinsey считают, что объем мирового рынка квантовых вычислений к 2040 году составит от $9 млрд до 93 млрд . Такой большой разброс объясняется тем, что проекты в этой области очень дороги и технологии развиваются не так быстро, как хотелось бы самим ученым и бизнесу. Поэтому пока большая часть прогнозов — гадание на кофейной гуще.