Российские учёные создали «домино» для квантовых компьютеров: как это работает?

Квантовые компьютеры обещают революцию в вычислениях, но их главная слабость — хрупкость кубитов, которые теряют информацию при малейшем вмешательстве извне. Учёные из ННГУ им. Лобачевского и МГУ им. Ломоносова предложили неожиданное решение: систему передачи данных, похожую на падающие костяшки домино. Как это работает и почему их разработка может ускорить приход квантовой эры?

Проблема квантовой связи

• Кубиты vs биты: Кубиты могут находиться в суперпозиции состояний (0 и 1 одновременно), но крайне чувствительны к температуре, шуму и магнитным полям.
• Потери информации: Даже слабые помехи разрушают квантовые состояния — это называют декогеренцией.
• Глобальный вызов: Компании вроде IBM и Google тратят миллиарды на изоляцию кубитов в криогенных установках.

Решение от российских учёных: принцип «домино»

1. Сверхпроводящие параметроны:
   Устройство: Адиабатические ячейки, где ток циркулирует по или против часовой стрелки под действием магнитного поля.
   Состояния: Направление тока кодирует 0 или 1. При криогенных температурах (-273°C) возникает суперпозиция.
2. Механизм передачи:
   Волна переключений: Импульс магнитного потока запускает цепную реакцию, меняющую направление тока в соседних ячейках.
   Аналогия: Как падающие костяшки домино — каждое следующее звено повторяет состояние предыдущего.
3. Преимущества:
   Энергоэффективность: Нет необходимости в постоянной внешней стабилизации.
   Компактность: Сверхпроводящие структуры занимают меньше места, чем аналоги на ионах или фотонах.
   Масштабируемость: Цепочки параметронов легко удлинять, добавляя новые кубиты.

Контекст: гонка квантовых технологий

• Зарубежные аналоги:
  IBM: Кубиты на сверхпроводниках, требующие сложных систем охлаждения.
  Honeywell: Ионные ловушки с высокой точностью, но громоздкие установки.
• Уникальность российской разработки: Использование «летающих кубитов» для передачи данных — альтернатива оптоволоконным квантовым сетям.

Применения технологии

• Квантовая связь: Защищённая передача данных через квантовое шифрование.
• Искусственный интеллект: Ускорение обучения нейросетей за счёт квантовых вычислений.
• Гибридные системы: Сочетание нейроморфных (имитирующих мозг) и квантовых процессоров.

Мнение эксперта

«Наша система решает две ключевые проблемы: потери информации и сложность масштабирования. Это шаг к практичным квантовым компьютерам, которые поместятся в лаборатории, а не в цехом», — Марина Бастракова, руководитель проекта, заведующая лабораторией ННГУ.

Вопросы для дискуссии

1. Этика безопасности: Не станут ли квантовые компьютеры угрозой для традиционного шифрования?
2. Будущее России в гонке: Может ли страна конкурировать с лидерами вроде США и Китая без крупных инвестиций?
3. Практические применения: Какие бытовые технологии появятся благодаря квантовым процессорам первыми?