Группа ученых МФТИ разработала и изготовила оригинальную схему квантового процессора, состоящего из 40 сверхпроводниковых квантовых битов (кубитов). Квантовый процессор успешно прошел предварительные тесты. Для последующей демонстрации работы схемы продолжатся испытания устройства при криогенных температурах с определением ключевых параметров и времён когерентности кубитов. Успешное изготовление оригинальной 40-кубитной схемы процессора - существенный шаг в развитии отечественных квантовых технологий.

Микросхема, созданная в МФТИ, изготовлена на базе Центра коллективного пользования МФТИ по уникальной топологии, зарегистрированой в Роспатенте. Сегодня не существует единых методов изготовления квантовых процессоров. Технология изготовления квантовых устройств является результатом большой кропотливой исследовательской работы, включающей в себя последовательность технологических процессов, которые требуют постоянной отладки и совершенствования. Кроме того, сложность технологии и требования к качеству возрастают с увеличением числа кубитов. 

Чип 40-кубитного квантового процессора МФТИ.

Коллектив разработчиков обладает десятилетним опытом в области сверхпроводниковых квантовых технологий. Это позволяет выполнять на базе МФТИ весь комплекс работ: от расчётов и проектирования до изготовления и, в последующем, измерения сверхпроводниковых квантовых процессоров. 

«Благодаря привлечению дополнительных частных инвестиций в МФТИ были созданы комфортные условия для работы, что позволило коллективу быстро и эффективно выполнить поставленные задачи. В дальнейшем мы планируем разрабатывать и тестировать альтернативные топологии процессоров, а также наращивать интеграцию. Для последующего увеличения числа кубитов в процессоре необходимо будет обновить и расширить имеющееся экспериментальное и технологическое оборудование», – рассказала  ключевой разработчик проекта, старший научный сотрудник МФТИ к.ф.-м.н. Дарья Калачева. 

В наши дни квантовые процессоры разрабатываются учеными по всему миру. Это вычислительные устройства, принцип действия которых основан на явлениях квантовой механики. В будущем они будут использоваться в квантовых компьютерах, предназначенных для решения ряда задач, с которыми не могут справиться привычные нам электронные вычислительные машины. Это, например, задачи оптимизации или задачи квантовой химии. Перспективным и активно развивающимся также является направление т.н. квантового машинного обучения.

В классическом компьютере единицей количества информации служит бит – элемент, который может быть либо «включен», либо «выключен». В квантовом устройстве эту роль выполняет кубит, который может находиться в состоянии суперпозиции – в двух состояниях одновременно. Это и открывает новые возможности для создания инновационных вычислительных машин.