Спец-ЭлектронКомплект

Ученые МФТИ запустили первый в России 12-кубитный квантовый процессор для квантового машинного обучения на основе сверхпроводников. Его вычислительные элементы изготавливаются из чистого алюминия. Устройство уже применяется для решения задач машинного обучения. До конца 2024 года команда планирует представить первый 16-кубитный процессор, созданный по той же технологии.

Учёные запустили первый в России 12-кубитный квантовый процессор для квантового машинного обучения на основе сверхпроводников. Сейчас на нём тестируются алгоритмы обучения для квантовой нейросети, которая может определять сорт вина по его химическому составу и диагностировать рак молочной железы», — говорится в пресс-релизе МФТИ.

В классическом компьютере единицей количества информации служит бит — элемент, который может быть либо «включен», либо «выключен». В квантовом устройстве эту роль выполняет кубит, который может находиться в двух состояниях одновременно. Это и открывает новые возможности для создания инновационных вычислительных машин.

Как пояснили разработчики, кубиты в процессоре могут иметь разное материальное воплощение. Кроме сверхпроводниковых систем, для этого используют ионы в ловушках, фотоны — кванты света — или холодные нейтральные атомы, причем у каждой из этих технологий есть свои преимущества и недостатки. В зависимости от типа устройства, оно может лучше решать одни задачи и хуже — другие. Самой широко развитой сегодня считается технология создания кубитных регистров на основе сверхпроводниковых схем с джозефсоновскими переходами. К ним относятся и самый масштабный в мире 433-кубитный квантовый процессор Quantum Condor от компании IBM, и 80-кубитный процессор от компании Rigetti.

Установленная в корпус квантовая интегральная микросхема 12-трансмонного устройства (слева) и ее увеличенный фрагмент (справа). Фото пресс-службы МФТИ

Созданный в МФТИ процессор обладает характеристиками мирового уровня: среднее время T1 составляет 14 микросекунд, T2E — 7 микросекунд, а среднее время одной квантовой операции — всего 50 наносекунд. Эти параметры являются ключевыми для обеспечения высокой точности и стабильности квантовых вычислений.

«Это большой шаг вперед для нашей лаборатории и для всего научного сообщества, занимающегося квантовыми исследованиями в России. Работа не только демонстрирует нашу способность показывать новые результаты на мировом уровне, но и обещает значительный прогресс в практическом применении квантовых технологий, так как мы всегда стремимся тестировать наши устройства на реальных задачах», — подчеркнул руководитель научного коллектива, профессор МФТИ Олег Астафьев.

«Для нас это очередной этап. На Физтехе уже есть хорошо отлаженная технология, с помощью которой мы производили 5-кубитные и 8-кубитные квантовые интегральные микросхемы. Это сам по себе сложный процесс, использующий, в частности, электронную литографию. Но на этот раз нам пришлось сильно изменить технологические чертежи, так как вместо линейной мы использовали двумерную архитектуру схемы», — рассказал Глеб Федоров, старший научный сотрудник лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ.

Следующая разработка — 16-кубитный процессор, который также будет двумерным. При его создании ученые намерены сосредоточиться на точности вычислений и одновременной работе всех вычислительных элементов, что не менее важно, чем их количество.

Источник