Российский квантовый компьютер на сверхпроводниках впервые выполнил двухкубитный алгоритм

Демонстрация двухкубитных квантовых операций вслед за однокубитными, их достаточно высокая надежность и скорость — важное достижение в развитии квантово-информационных систем.

Российские ученые впервые показали двухкубитный алгоритм Гровера на сверхпроводниковом квантовом компьютере, который разрабатывается в РФ консорциумом научных институтов. Об этом сообщили ТАСС в пресс-службе Фонда перспективных исследований (ФПИ).

«В рамках проекта ФПИ российским ученым впервые удалось продемонстрировать квантовый алгоритм Гровера. Успешный эксперимент был проведен на созданном ранее прототипе элементарного квантового сверхпроводникового процессора», — говорится в сообщении.

По словам члена-корреспондента РАН Юрия Махлина, демонстрация двухкубитных квантовых операций вслед за однокубитными, их достаточно высокая надежность и скорость — важное достижение в развитии квантово-информационных систем.

«Эти результаты достигнуты объединенными усилиями ведущих российских научных групп, работающих в области сверхпроводниковых квантовых технологий. Можно сказать, что их современная работа позволила всего за несколько лет создать базовую технологию для развития квантовых вычислений в России и обеспечить отечественной науке конкурентоспособность в этой обрасти. По отдельности участвующим группам не удалось бы продвинуться так далеко», — рассказал ученый.

Сегодня в России точность однокубитных операций превысила 99%, точность двухкубитных — 80%, что позволило продемонстрировать на двухкубитной схеме настоящий квантовый алгоритм Гровера — решение задачи перебора. Алгоритм Гровера может стать основой для создания сверхбыстрых баз данных, работающих с огромными массивами данных и способных в считанные мгновения находить в них нужную информацию.

«На следующей стадии реализации проекта ФПИ планирует продемонстрировать возможность создания квантовых симуляторов на основе массивов из более 20 кубитов и решения с их помощью квантово-механических задач. Целью проекта является создание технологии, позволяющей в дальнейшем создать полноценный квантовый компьютер из десятков кубитов», — уточнили в фонде.

Российские кубиты

Квантовые технологии на основе сверхпроводниковой элементной базы развиваются в мире на протяжении более 20 лет, и в этом направлении уже достигнуты значительные успехи. Первый российский кубит (наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере) был изготовлен в 2015 году совместными усилиями нескольких лабораторий под руководством Олега Астафьева, Алексея Устинова и Валерия Рязанова.

В 2016 году ФПИ дал старт проекту по разработке технологии обработки информации на основе сверхпроводниковых кубитов, в рамках которого была создана специализированная лаборатория под руководством профессора Валерия Рязанова, заведующего лабораторией сверхпроводимости Института физики твердого тела (ИФТТ) РАН. Менее чем за три года была разработана технология создания сверхпроводящих двухкубитных схем (прототипа отечественного квантового компьютера) и продемонстрированы однокубитные и двухкубитные операции, позволяющие создавать квантовую запутанность и в перспективе реализовывать любой квантовый алгоритм.

Исполнителями проекта выступает научный консорциум ведущих российских вузов (МФТИ, МИСиС, НГТУ, МГТУ им. Баумана), ИФТТ РАН, Российский квантовый центр и ВНИИА им. Духова, являющееся головной организацией консорциума. Проект осуществляется при поддержке Минобрнауки РФ и госкорпорации «Росатом».

Предполагается, что создание квантового компьютера позволит существенно ускорить процесс компьютерного моделирования и решать недоступные для современных суперкомпьютеров задачи в таких областях, как, например, квантовая химия, искусственный интеллект и материаловедение, что существенно удешевит и ускорит разработку новых лекарств и материалов.