МОСКВА, 29 декабря. /ТАСС/. Российские ученые создали первый ионный квантовый компьютер, построенный на базе так называемых кусептов - многоуровневых систем, оперирующих сразу семью уровнями квантовых состояний. Новый подход позволил физикам создать аналог 72-кубитного квантового процессора, осуществляющий двухкубитные операции с очень высоким уровнем точности, сообщила пресс-служба Российского квантового центра.
"Состоятельность многоуровневого подхода мы показали еще в 2021 году, когда Российский квантовый центр впервые реализовал систему из двух куквартов, эквивалентную четырем кубитам. Всего за четыре года нам удалось во много раз увеличить вычислительную мощность и перейти к прототипу, эквивалентному 72 кубитам", - заявил генеральный директор РКЦ Максим Острась, чьи слова приводит пресс-служба организации.
Большинство ныне существующих квантовых компьютеров представляет собой вычислительные машины, построенные на базе так называемых кубитов. Так ученые называют квантовые аналоги логических битов, которые представляют собой аналог искусственного атома водорода с двумя энергетическими уровнями.
Помимо кубитов существуют и более сложные квантовые ячейки памяти, так называемые кутриты и кукварты, обладающие тремя или четырьмя уровнями. В последние годы физики и инженеры начали активно интересоваться свойствами многоуровневых кубитов, так как они позволяют уменьшить число частиц, необходимых для хранения и обработки данных. При этом кутритами и куквадрами значительно сложнее манипулировать.
Недавно российским физикам удалось создать вычислительную машину на базе 26 ионов кальция, каждый из которых представляет собой кусепт - семиуровневую квантовую ячейку, способную принимать значения от нуля до шести. Для разработки этого компьютера команда отечественных физиков под началом руководителя научной группы РКЦ Кирилла Лахманского создала специализированные лазерные системы и сложную оптическую архитектуру, которая позволяет манипулировать кусептами и осуществлять при их помощи все важнейшие логические операции.
Проведенные учеными опыты с этим процессором показали, что он способен осуществлять однокубитные операции с точностью 99,92% и двухкубитные логические операции с точностью 96,5%, что является рекордно высоким показателем для квантовых систем такого масштаба. Как отметил Лахманский, в ближайшее время ученые планируют использовать созданный ими вычислитель для реализации одного из алгоритмов, применяемых в решении задач комбинаторной оптимизации и при проектировании сетей.