Прорыв в разработке квантового компьютера: Создан первый российский кубит. Квантовые компьютеры в россии

Квантовые компьютеры на сверхпроводниковых процессорах намерены создать ученые в России

МОСКВА, 3 августа. /ТАСС/. Процессоры для квантовых компьютеров на основе сверхпроводниковых материалов начали разрабатывать ученые МФТИ совместно с коллегами из других институтов. Об этом ТАСС сообщил руководитель лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ, профессор Университета Лондона Олег Астафьев. Элементарной ячейкой квантовых компьютеров является квантовый бит — кубит. В роли кубитов могут выступать, например, обычные атомы, на основе которых можно разрабатывать квантовые компьютеры. Однако они обладают рядом недостатков — они крайне неустойчивы к внешним воздействиям, в них сложно осуществлять обмен информацией и сложно интегрировать в большие схемы. В качестве альтернативы ученые МФТИ совместно с коллегами из МИСиС, Российского квантового центра, МГТУ имени Баумана и других институтов в 2015 году создали «искусственный атом» или сверхпроводниковый кубит, основанный на технологии сверхпроводников.

"С 2015 года мы продвинулись в улучшении качества сверхпроводниковых кубитов. И сейчас начинаем интегрировать кубиты и собирать на их основе простейшие квантовые процессоры — сердце будущего квантового компьютера. По нашему убеждению, совпадающему с распространенным в мире мнением, сверхпроводниковые квантовые системы более перспективны, чем любые другие системы. Например, мы можем разработать и изготовить микросхему точно так же, как в микроэлектронике изготавливают микросхемы для традиционных компьютеров", — пояснил профессор Астафьев в ходе Первой международной конференции по сверхпроводящим квантовым технологиям, которая проходит в Москве.

По его словам, сейчас в мире разрабатываются несколько квантовых многокубитных процессоров, включая процессоры на атомах (оптические квантовые компьютеры). Важный рубеж — это процессоры из нескольких десятков кубитов, так как, теоретически, такой квантовый компьютер превзойдет по мощности вычислений в решении задач определенного класса существующие компьютеры, в том числе и суперкомпьютеры. Однако пока существующие квантовые процессоры не являются универсальными вычислительными устройствами — скорее их можно назвать прототипами, на которых отрабатываются технологии для будущих квантовых компьютеров, сказал профессор Астафьев.

Квантовый компьютер — одна из самых обсуждаемых тем в науке и технологии за последние годы, это гипотетическое устройство на стыке информационных технологий и квантовой физики. В современных компьютерах единицей информации является бит, который может находиться в одном из двух возможных положений — ноль или единица. Единица информации в квантовом компьютере — кубит — в свою очередь может находиться в так называемом состоянии суперпозиции, то есть быть и нулем, и единицей одновременно. Это позволяет выполнять операции над большим количеством чисел одновременно (квантовый параллелизм), значительно ускорить вычисления, решать задачи, которые требуют астрономически большого времени даже на современных суперкомпьютерах.

Квантовая революция

Профессор Астафьев отметил, что ученые МФТИ также рассчитывают постепенно увеличивать число кубитов, приближаясь к пороговой величине в несколько десятков кубитов, начиная с которой классические компьютеры не смогут конкурировать с квантовыми. Однако, когда будет достигнут определенный уровень технологии, то собственно для производства квантового компьютера потребуются индустриальные партнеры, так как «квантовый компьютер в первую очередь нужен не для науки, а для того, чтобы изменить нашу повседневную жизнь». По словам ученого, подобный интерес со стороны бизнеса есть.

"Если будет создан квантовый компьютер, то это приведет к революции в решении массы задач. Во-первых, в финансовой сфере — это абсолютная защита информации, любой банк в этом заинтересован. Для логистических или транспортных компаний, например, для РЖД, — это оптимизация грузовых потоков. Это очень сложная задача, и человек не может в настоящее время рассчитать оптимальные пути перевозки грузов из-за огромного количества вариантов. Это и поиск новых материалов, когда можно будет заранее сказать, какие химические свойства будут у такого-то материала. И так далее", — пояснил Астафьев. По его мнению, Россия постепенно догоняет мировых лидеров в сфере квантовых технологий. Лидерами в этой отрасли, как отметил Астафьев, можно считать компанию Google, которая для создания своего квантового компьютера наняла профессора Джона Мартинса, одного из лучших в мире специалистов по сверхпроводящим кубитам. Кроме того, в некоторых странах в настоящее время запущены национальные программы по квантовым исследованиям. Например, правительство Нидерландов и Швеции выделили на эти цели гранты по €100 млн Также сильные коллективы работают в этой сфере в США, Канаде, Японии, Китае. В Китае, в частности, принимается программа по разработке квантового компьютера на $10 миллиардов. Первая международная конференция, посвященная квантовым сверхпроводящим процессорам, на базе которых создаются квантовые компьютеры, проходит в Москве с 30 июля по 3 августа. Конференция, организованная совместно НИТУ «МИСиС», МФТИ и Российским квантовым центром. В мероприятии принимают участие 39 докладчиков из 14 стран: России, Нидерландов, Германии, Финляндии, Швеции, Швейцарии, США, Греции, Австрии, Франции, Канады, Великобритании, Японии и Китая.

Первый отечественный элемент квантовых компьютеров создан в России

20:5320.05.2015

(обновлено: 20:54 20.05.2015)

148091844

Элементы классических компьютеров могут хранить только один бит – 1 или 0. Кубиты – это квантовые объекты, которые могут кодировать одновременно и логическую единицу, и ноль, что создает принципиально новые возможности для обработки информации.

МОСКВА, 20 мая – РИА Новости. Российские ученые создали первый отечественный сверхпроводящий кубит — основной элемент будущих квантовых компьютеров, которые смогут превзойти самые мощные современные суперкомпьютеры, сообщает пресс-служба Российского квантового центра (РКЦ).

Квантовые биты (кубиты) – главный составной элемент квантовых компьютеров, принцип действия которых основан на эффектах квантовой физики. Как считают ученые, квантовые компьютеры позволят совершить следующий большой скачок в области вычислений.

В роли кубитов могут выступать атомы или электроны, данные кодируются в их спине (магнитном моменте). Однако такие кубиты крайне неустойчивы к внешним воздействиям, их состояние легко разрушается из-за внешних "шумов", процедура считывания и записи информации на них крайне сложна, как и ловушки, которые используются для их хранения.

В начале 2000-х годов ученые обнаружили, что можно создавать "искусственные атомы", которые ведут себя в соответствии с законами квантовой физики, но значительно проще в использовании. Одни из таких объектов – так называемые джозефсоновские контакты, состоящие из двух сверхпроводников, разделенных тонким слоем диэлектрика. Электроны благодаря квантовым эффектам могут "просачиваться" (туннелировать) сквозь диэлектрик.

Кубиты, построенные из нескольких джозефсоновских контактов, ведут себя как атомы. Они могут находиться в основном и возбужденном состоянии, излучать и поглощать фотоны. Эти кубиты могут быть созданы с помощью существующих методов литографии, на которых основано современное производство микросхем.

Теперь группа ученых из Московского физико-технического института, Российского квантового центра, Национального исследовательского технологического университета МИСиС, Института физики твердого тела РАН и ряда других организаций под руководством Олега Астафьева (со стороны МФТИ), Алексея Устинова (со стороны РКЦ) и Валерия Рязанова (со стороны ИФТТ) впервые смогла создать такой сверхпроводящий кубит в российской лаборатории.

"Это важный шаг, необходимый для создания квантовых вычислительных устройств, которые в будущем произведут революцию в области вычислительной техники", — сказал генеральный директор РКЦ Руслан Юнусов, слова которого цитируются в сообщении.

По словам Олега Астафьева, создан инструмент для проведения дальнейших исследований в области квантовых вычислений. "С его помощью мы сможем достичь научных результатов, которые пока не получал никто в мире", — отметил Астафьев.

"Наша работа свидетельствует, что в России теперь есть технологии и команды ученых, которые могут включиться в мировую гонку построения квантовых компьютеров", — добавил Алексей Устинов.

Ранее группа под руководством Устинова в МИСиС при участии РКЦ измерила кубит, который был создан в Германии. Теперь ученые получили собственно российский кубит.

ria.ru

Прорыв в разработке квантового компьютера: Создан первый российский кубит

Ученые Российского квантового центра, Московского физико-технического института (МФТИ), Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» и Института физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) впервые в России создали сверхпроводящие кубиты — основные элементы будущих квантовых компьютеров. Об этом сообщается на сайте Квантового центра.

Элементы классических компьютеров могут хранить только один бит – 1 или 0. Кубиты – это квантовые объекты, которые могут находиться в суперпозиции двух состояний, то есть кодировать сразу логическую единицу и ноль, что создает принципиально новые возможности для обработки информации. Компьютер из нескольких тысяч кубитов может легко превзойти мощнейшие современные суперкомпьютеры в решении целого ряда вычислительных задач, объяснили в квантовом центре.

В роли кубитов могут выступать атомы или электроны, данные кодируются в их спине (магнитном моменте). Однако такие кубиты крайне неустойчивы к внешним воздействиям, их состояние легко разрушается из-за внешних «шумов», процедура считывания и записи информации на них крайне сложна, как и ловушки, которые используются для их хранения.

В начале 2000-х годов ученые обнаружили, что можно создавать «искусственные атомы», которые ведут себя в соответствии с законами квантовой физики, но значительно проще в использовании. Одни из таких объектов – джозефсоновские контакты, состоящие из двух сверхпроводников, разделенных тонким слоем диэлектрика. Электроны благодаря квантовым эффектам могут «просачиваться» (туннелировать) сквозь диэлектрик.

Созданные российскими учеными кубиты состоят из четырех джозефсоновских контактов на «петле» размером в один микрон. Контакты состоят из алюминиевых полосок, разделенных слоем диэлектрика (оксида алюминия) толщиной около 2 нм. Ученые прозондировали устройство микроволновым излучением и определили, что его свойства соответствуют заданным параметрам. Какие именно сверхпроводники исследователи использовали в своей работе, они не уточнили.

Установка для получения кубита в Квантовом центре.

«Мы создали инструмент, средство для проведения дальнейших исследований в области квантовых вычислений. С его помощью мы сможем достичь научных результатов, которые пока не получал никто в мире», – отметил Олег Астафьев, один из руководителей проекта (со стороны МФТИ). «Наша работа свидетельствует, что в России теперь есть технологии и команды ученых, которые могут включиться в мировую гонку построения квантовых компьютеров», – добавил руководитель исследования со стороны Квантового центра. Алексей Устинов. Также в команду вошел Валерий Рязанов (со стороны ИФТТ).

Ранее, в 2013 г., группа под руководством Устинова в МИСиС при участии Об Квантового центра измерила кубит, который был создан в Германии. Теперь ученые получили собственно российский кубит.

Российский квантовый центр был создан в 2010 г. Основное направление деятельности — научные разработки, способные в будущем привести к появлению фундаментально новых технологий. В попечительский совет центра входят основатель и гендиректор компании Acronis, сооснователь Parallels и Runa Capital Сергей Белоусов, акционер Evraz Александр Абрамов, зампред правления Газпромбанка Дмитрий Зауэрс и другие.

В марте 2015 г. Российской квантовый центр получил i230 млн инвестиций от Газпромбанка. Эти средства планируется потратить на подбор специалистов, оборудование и другие затраты по пяти основным проектам, связанным с непрослушиваемыми каналами связи, устройствами для диагностики в биомедицине и другими технологиями.

В декабре 2012 г. Квантовый центр получил грант от «Сколково» в размере i1,31 млрд. Одним из условий его предоставления является привлечение сторонних средств. Из указанной суммы «Сколково» обязуется вложить лишь i856 млн, остальные i461 млн ученые должны получить от частных инвесторов. Инвестиции Газпромбанка закрыли обязательства Квантового центра по самостоятельному привлечению средств.

Активный интерес к квантовым системам проявляет корпорация Google. В сентябре 2014 г. она объявила о намерении заняться самостоятельной разработкой, изготовлением и тестированием процессоров для квантовых систем. Для этого корпорация пригласила команду ученых во главе с Джоном Мартинесом (John Martinis) из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. Эта группа в апреле 2014 г. разработала простейший прототип квантового процессора, способного с высокой степенью надежности оперировать пятью кубитами. Достижение ученых было широко освещено в научной прессе, включая популярный журнал Nature, а руководитель группы получил Премию Фрица Лондона, которая присуждается за выдающийся вклад в области физики низких температур.

www.cnews.ru