В России реализуется комплексный проект «Суперквант», направленный на создание элементной базы для квантовых компьютеров, что станет важным шагом к эпохе многокубитных вычислительных машин с квантовым превосходством в решении прикладных задач. Об этом рассказал доктор физико-математических наук Института радиотехники и электроники имени В. А. Котельникова РАН Николай Кинев. По его словам, в настоящее время разрабатывается технология криогенной интегральной системы управления квантовым процессором на основе сверхпроводников, которая необходима для масштабирования числа кубитов.
Проект «Суперквант» охватывает не только создание системы управления кубитами, но и разработку высокочувствительных приемных устройств терагерцового диапазона, предназначенных для регистрации сверхслабых сигналов из космоса. На 2024 и 2025 годы на эти работы предусмотрено финансирование в размере примерно 25 миллионов рублей ежегодно.
«Мы спроектировали и испытали ключевые компоненты системы управления кубитами, в частности криогенные генераторы высокочастотного опорного сигнала, — сообщил Николай Кинев. — В дальнейшем они будут применяться для изменения квантовых состояний кубитов». Кроме того, уже созданы и апробированы новые технологические решения для изготовления многослойных сверхпроводниковых структур. На их базе будут созданы сверхчувствительные микросхемы в терагерцовом диапазоне, необходимые для преобразования команд и данных, поступающих с классического компьютера при комнатной температуре, в сигналы, управляющие состояниями кубитов, расположенных в криостате при температуре, близкой к абсолютному нулю.
«Квантовый процессор с кубитами — это вычислительное ядро, а квантово-классические микросхемы создают криогенный микроконтроллер этого ядра», — пояснил представитель Института радиотехники и электроники.
При этом Николай Кинев уточнил, что в рамках локального гранта «Суперквант» речь о создании полноценного квантового компьютера не идет: «Мировые ИТ-гиганты — IBM, Google, Intel — ежегодно тратят на квантовые разработки десятки и сотни миллиардов долларов. У нас таких ресурсов нет и близко».
Серьезные достижения российские ученые показали в период 2020–2024 годов. В 2024 году завершился первый этап «дорожной карты» развития квантовых вычислений, координируемой Государственной корпорацией «Росатом». В рамках этого этапа был создан работающий 50-кубитный квантовый компьютер на ионной ловушке. Этот прорыв позволил России войти в число мировых лидеров квантовой науки и технологий.
Россия — одна из трех стран в мире наряду с США и Китаем, которые обладают квантовыми компьютерами на всех четырех ключевых платформах: сверхпроводниках, ионах, нейтральных атомах и фотонах. Кроме того, страна входит в число шести государств, сумевших создать квантовые вычислительные системы с масштабом 50 кубитов и более. В России одновременно развиваются аппаратные решения на различных платформах и алгоритмы для них при активном участии ведущих университетов и научных центров.
Квантовая отрасль признана государственным приоритетом: за четыре года в проект было инвестировано около 24 миллиардов рублей, примерно половина из которых — средства «Росатома».
Несмотря на ограниченные бюджеты, российская квантовая наука демонстрирует устойчивый прогресс, приближая страну к следующему этапу развития вычислительных технологий.