Мир железа В России создан квантовый компьютер «на ионах»

Российские ученые создали прототип квантового компьютера на ионах.

На его основе к концу 2024 г. будет построен универсальный квантовый компьютер с облачным доступом. Прототип создан в рамках «дорожной карты» по квантовым вычислениям, выполняемой «Росатомом». В 2021 г. госкорпорация направила на развитие квантовых технологий и создание необходимой исследовательской инфраструктуры более 6 млрд руб. До 2024 г. на создание квантового компьютера будет выделено более 23 млрд руб.

Квантовый компьютер на ионах

Ученые из Российского квантового центра и Физического института имени П. Н. Лебедева РАН создали прототип квантового компьютера на ионах. На созданной базе к концу 2024 г. будет построен универсальный квантовый компьютер с облачным доступом, говорится в официальном сообщении «Росатома».

Квантовые компьютеры — это новый класс вычислительных устройств, которые благодаря использованию квантовых эффектов способны решать задачи, недоступные самым мощным «классическим» суперкомпьютерам. В частности, это моделирование поведения сложных молекул для разработки новых лекарств и материалов, решение сложных логистических задач, работа с большими данными и многие другие, пишет «РИА новости».

Нынешний прототип разработан в рамках российской «дорожной карты» по квантовым вычислениям, выполняемой «Росатомом». Госкорпорация выступает интегратором и координатором взаимодействия ведущих научных центров страны и технологического бизнеса.

В 2021 г. «Росатом» направил на развитие квантовых технологий и создание необходимой исследовательской инфраструктуры более 6 млрд руб. На эту сумму было закуплено оборудование и укомплектованы первые лаборатории. До 2024 г. на создание квантового компьютера суммарно будет направлено более 23 млрд руб. бюджетных и внебюджетных средств, отметила Екатерина Солнцева, директор по цифровизации госкорпорации «Росатом».

Как он был создан

В классических вычислительных устройствах вся информация раскладывается на биты — 0 или 1, тогда как в квантовых наименьшей единицей информации является квантовый бит (кубит). Он способен одновременно находиться в обоих состояниях сразу — и 0, и 1. Количество состояний, в которых находится квантовый процессор, быстро растет с увеличением числа кубитов за счет возможности связывать их между собой. Эта особенность позволяет квантовым устройствам решать различные вычислительные задачи на порядки быстрее классических компьютеров и суперкомпьютеров, объясняют в «Росатоме».


Россияне создали прототип квантового компьютера на ионах

Но существуют и расширенные версии кубитов — кудиты, способные одновременно находиться в трех состояниях (кутриты) или в четырех состояниях (кукварты). Российские физики построили систему из двух куквартов, что полностью эквивалентно четырем кубитам. Исследователям удалось разработать систему из четырех кубитов, не наращивая число ионов, а применив оригинальную технологию масштабирования квантовых процессоров с использованием многоуровневых носителей информации — кудитов.

«В ходе эксперимента исследователи захватили в вакуумной камере два иона и с помощью лазера провели над ними набор однокудитных операций, двухкубитную операцию внутри кудита, а также операцию по перепутыванию двух частиц (Мельмера-Соренсона)», — говорится в сообщении «Росатома». Таким образом, удалось показать, что качество операций между кубитами, связанными в кукварт, превосходит качество операций над независимыми частицами, что в будущем обеспечит более высокое качество реализации квантовых алгоритмов.

Квантовые технологии в России
В июне 2020 г. CNews рассказал о дорожной карте по развитию технологий квантовых вычислений. Согласно ей, общее финансирование соответствующих мероприятий в 2020-2024 гг. должно составить 23,66 млрд руб. Из этой суммы федеральный бюджет выделит 13,25 млрд руб., внебюджетные источники — 10,4 млрд руб. Сам «Росатом», в рамках внебюджетного финансирования, выделит на развитие квантовых вычислений 1,5 млрд руб.

Самыми дорогами оказались проекты по разработке квантовых процессоров нескольких типов. На эти средства будет выделено 18,6 млрд руб. и 9,87 млрд руб. Речь идет о процессорах с десятками кубитов без коррекции ошибок и квантовых процессорах на основе сверхпроводников.

В ноябре 2020 г. Правительство утвердило программу распределения субсидий для разработчиков прототипов квантовых процессоров. Юрлицо, претендующее на деньги из федерального бюджета, должно иметь собственные чистые активы не менее 100 млрд руб. и опыт международного внедрения технологий стоимостью более 1 млрд руб.

Источник https://www.cnews.ru/news/top/2021-12-28_v_rossii_sozdan_kvantovyj

 

В России создан квантовый компьютер из куквартов
Кукварт — кубит, способный одновременно находиться не в двух, а в четырех состояниях
Специалистами Российского квантового центра и Физического института имени П. Н. Лебедева РАН создан прототип квантового компьютера на ионах. Ученым удалось построить систему из четырех кубитов, не наращивая число ионов, а за счет оригинальной технологии масштабирования квантовых процессоров с помощью многоуровневых носителей информации — кудитов.

Как известно, в обычных компьютерах минимальной единицей информации является бит, способный принимать значение «ноль» или «единица». В то же время в квантовых компьютерах в таком качестве выступает квантовый бит (кубит), способный находиться в обоих состояниях одновременно. Поскольку кубиты можно связывать друг с другом, количество состояний, которые может принять квантовый процессор, быстро растет. В результате появляется возможность решать сложные вычислительные задачи качественно быстрее, чем с применением классических компьютеров.

Наряду с кубитами существуют их расширенные версии — кудиты. Кудит, способный одновременно находиться в трех состояниях, называется кутрит, а кудит, споосбный одновременно находиться в четырех состояниях — кукварт. Прототип, созданный российскими учеными, состоял из двух куквартов, что полностью эквивалентно четырем кубитам.


Исследователи захватили в вакуумной камере два иона. Далее они с помощью лазера выполнили набор однокудитных операций, двухкубитную операцию внутри кудита, а также операцию по перепутыванию двух частиц (Мёльмера-Соренсона). Эксперимент показал, что качество операций между кубитами, связанными в кукварт, превосходит качество операций над независимыми частицами. Как утверждается, это позволит в будущем обеспечить более высокое качество реализации квантовых алгоритмов.

«Для нас это первый значимый результат в работе над дорожной картой по квантовым вычислениям. На созданной базе к концу 2024 года будет построен универсальный квантовый компьютер с облачным доступом. Сегодня платформа на ионах демонстрирует одни из самых интересных результатов, что особенно примечательно, так как 5 лет назад ионы не считались приоритетным направлением развития», — подчеркнул Руслан Юнусов, руководитель проектного офиса по квантовым технологиям Госкорпорации «Росатом».

Источник https://www.ixbt.com/news/2021/12/28/v-rossii-sozdan-kvantovyj-kompjuter-iz-kukvartov.html