Наука и жизнь
Квантовые компьютеры сулят революцию в решении целого ряда задач, с которыми из-за большого числа вычислений не способны справиться даже самые мощные современные суперкомпьютеры. К ним относятся моделирование многочастичных систем в физике и биологии, зажачи связанные с искусственным интеллектом, задачи криптографии и оптимизации в сложных системах и другие.
Поэтому над созданием кубитов - базовых элементов квантовых компьютеров и логических схем из них - в настоящее время работают во всех ведущих странах мира. Прорыв в этом направлении в России был сделан в 2015 году, когда учёные из Российского квантового центра, Московского физико-технического института, Московского государственного института стали и сплавов и Института физики твердого тела создали первый в России образец работающего сверхпроводящего кубита и установку, позволяющую его исследовать.
В квантовом компьютере кубит играет ту же роль, что и бит в обычном компьютере. Однако устройства, реализующие классический бит, имеют только два состояния и способны хранить только два значения, которые традиционно обозначают 0 и 1. Кубит же - это квантовый объект и допускает не только два собственных состояния, но и их суперпозицию, сумму в определенных пропорциях. В результате количество состояний кубита бесконечно, что и определяет большие возможности квантового устройства в решении определенных классов вычислительных задач. В их решении квантовый компьютер из нескольких тысяч кубитов может легко превзойти суперкомпьютеры.
Однако на пути к полноценным квантовым компьютерам необходимо сначала научиться создавать схемы из кубитов, управлять ими и организовывать связь между ними посредством квантовой запутанности. Важный шаг в этом направлении сделали исследователи из Лаборатория искусственных квантовых систем Московского физико-технического института. Продолжая работу с созданным ранее кубитом, они впервые в России изготовили работающую сверхпроводящую схему из двух кубитов с управляемой связью.
Приборная база, имеющаяся в Московскоом физико-техническом институте, в частности, литографы и напылительные установки, позволяют реализовать полный цикл изготовления кубитов и систем на их основе. Для работы кубитов требуются крайне низкие температуры на уровне десятков милликельвин - такие условия обеспечивают сверхнизкотемпературные криостаты.
Представители Московского физико-технического института утверждают, что сейчас институт имеет как инфраструктуру, так и кадровый потенциал для успешного выполнения проектов, связанных с построением перспективных кубитных систем для будущих квантовых компьютеров.