Ученые МГУ имени М.В. Ломоносова и Российского квантового центра в рамках дорожной карты «Квантовые вычисления», которую координирует госкорпорация «Росатом», создали первый в России прототип 50-кубитного квантового вычислителя на одиночных нейтральных атомах рубидия. Прототип был успешно протестирован 19 декабря 2024 года в рамках контрольного эксперимента, сообщила пресс-служба МГУ имени М.В. Ломоносова.
В 2020 году Правительством РФ была утверждена дорожная карта развития высокотехнологичной области «Квантовые вычисления». Одна из целей дорожной карты — создание до конца 2024 года квантового вычислителя мощностью не менее 50 кубитов. При этом в России есть несколько научных групп, которые развивают свои прототипы на разных технологических платформах: нейтральных атомах, ионах, сверхпроводниках и фотонах. Представленный прототип основан на одиночных нейтральных атомах рубидия, которые захватываются оптическими пинцетами (сфокусированными лазерными лучами). Кубит кодируется во внутренних степенях свободы этого одиночного атома.
«Наш прототип — это оптический стол, большую часть которого занимает лазерная система, которая используется для охлаждения и управления состояниями атомов и для создания массива оптических пинцетов, система со сверхвысоким вакуумом и оптическим доступом. В этой вакуумной системе мы создаем магнитооптическую ловушку, в которую захватываем атомы из паров рубидия и охлаждаем лазером. А потом из холодного облака газа захватываем одиночные атомы в сфокусированные оптические микроловушки. В настоящий момент в Центре квантовых технологий МГУ мы можем создавать квантовые регистры из 50 атомов, расположенных в упорядоченном массиве, реализовывать операции над одиночными кубитами с точностью более 0,998 и запутывающие двухкубитные операции с точностью более 0,9. Нейтральные атомы в оптических пинцетах — хорошая система с точки зрения перспектив масштабирования, нам более-менее понятно, как дойти от систем из десятков кубитов к сотням и даже тысячам кубитов», — рассказал руководитель сектора квантовых вычислений Центра квантовых технологий физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова Станислав Страупе.
Работоспособность этой системы, а также возможность подключаться к ней удаленно с помощью облачной платформы была продемонстрирована в рамках контрольного эксперимента 19 декабря 2024 года, который зафиксировал успешное выполнение заявленных в дорожной карте показателей. Работы были выполнены в рамках договора между физическим факультетом МГУ имени М.В. Ломоносова и Российским квантовым центром (РКЦ). На приемке работ присутствовали представители Госкорпорации «Росатом», «Росатом — Квантовые технологии» (ООО «СП «Квант»), РКЦ, Физического института им. П.Н. Лебедева РАН и ряда других организаций.
«Результаты, полученные в рамках дорожной карты, стали возможными благодаря многолетним исследованиям, которые велись в Центре квантовых технологий МГУ имени М.В. Ломоносова. За последние 10 лет здесь сформировался коллектив высокопрофессиональных специалистов — в основном, из числа студентов, аспирантов и выпускников физического факультета Московского университета», — добавил научный руководитель Центра квантовых технологий МГУ имени М.В. Ломоносова, профессор физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова Сергей Кулик.
Это достижение стало важным заделом для развития системы до уровня 300 и более кубитов, реализации коррекции ошибок и логических кубитов, которые запланированы на следующих этапах работ уже в рамках нового национального проекта и новой дорожной карты. В дальнейшем ученые планируют повысить точности операций и запустить полезные алгоритмы.
«Результат, полученный Центром квантовых технологий Московского университета, — это важный шаг к достижению технологического суверенитета нашей страны. Фокус завершающейся в этом году дорожной карты по квантовым вычислениям — это собственно разработка квантовых вычислителей. На новом этапе для нас важно стартовать практическое применение квантовых инноваций. Атомная отрасль уже запустила программу пилотных внедрений квантовых вычислений. Мы рассчитываем на синергию в этой области усилий Росатома и научных коллективов страны, включая ЦКТ МГУ имени М.В. Ломоносова», — отметила директор по цифровизации госкорпорации «Росатом» Екатерина Солнцева.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
