Ученые Лаборатории искусственных квантовых систем и Центра коллективного пользования МФТИ первые в России изготовили и протестировали устройство, представляющее собой сверхпроводящую двухкубитную схему с управляемой связью, которая является дальнейшим развитием созданного ранее на Физтехе кубита — основного элемента будущих квантовых компьютеров.
Элементы классических компьютеров могут хранить только один бит: 1 или 0. Кубиты — это квантовые объекты, которые находятся в суперпозиции двух состояний, то есть могут кодировать сразу логическую единицу и ноль, и проявляют так называемую квантовую запутанность, что создает принципиально новые возможности для обработки информации. Компьютер из нескольких тысяч кубитов сможет превзойти мощнейшие современные суперкомпьютеры в решении целого ряда вычислительных задач. К таким задачам относятся, в частности, криптография, искусственный интеллект, задачи оптимизации в сложных системах и др.
Зависимость спектра поглощения от управляющих параметров. Рисунок предоставлен исследователями.
Год назад коллаборация учёных из МФТИ, ИФТТ РАН, МИСиС и РКЦ сделала первый в России кубит и схему, которая обеспечивала измерения параметров этого кубита. Успех исследовательских работ во многом определяется активным международным сотрудничеством. Лаборатория ИКС (искусственных квантовых систем) МФТИ, которую возглавляет профессор Олег Астафьев, имеет положительный опыт такого взаимодействия. За один год установилось тесное и плодотворное сотрудничество с Royal Holloway университета Лондона, лидирующего в исследовании сверхпроводящих кубитов в Англии.
Теперь такая двухкубитная схема разрабатывается и тестируется российскими учеными из МФТИ. «За прошедшие полгода лабораторией проведена важная и трудоемкая работа по организации измерений сверхпроводящих кубитов в МФТИ: начиная фактически с нуля. Можно утверждать, что сейчас МФТИ имеет как всю необходимую инфраструктуру, так и кадровый потенциал для успешного выполнения проектов, связанных с построением перспективных кубитных систем», — так комментирует разработку Алексей Дмитриев, аспирант лаборатории искусственных квантовых систем.
Дмитрий Негров, заместитель руководителя Центра коллективного пользования: «В настоящий момент мы показали, что параметры системы близки к расчётным. Теперь необходимо провести измерение ряда важных параметров, таких, как времена когерентности, отладить и оптимизировать связь между кубитами. В дальнейшем мы планируем работать над улучшением этих параметров».
По словам начальника научного управления МФТИ Андрея Батурина, исследования в области квантовых технологий — одно из важнейших и перспективных направлений развития научной деятельности института. «В лаборатории искусственных квантовых систем и центре коллективного пользования создана уникальная приборная база: мы имеем современные литографы и напылительные установки, которые позволяют реализовать полный цикл изготовления кубитов и систем на их основе, а также комплекс измерительного оборудования и сверхнизкотемпературные криостаты, позволяющие "работать" с кубитами, так как для этого требуются температуры на уровне десятков милликельвин. Столь низкие температуры обусловлены черезвычайной хрупкостью квантовых состояний - они легко разрушаются из-за взаимодействия с внешней средой».
Криостат растворения с установленным устройством. Фотография лаборатории.
Двухкубитные схемы — это важный шаг для дальнейших исследований в области квантовых вычислений и включения России в мировую гонку построения квантовых компьютеров. Источник: https://mipt.ru/news/uchenye_iz_mfti_vpervye_v_rossii_sozdali_dvukhkubitnuyu_kvantovuyu_skhemu | 
