Российские учёные из МГУ и Российского квантового центра (РКЦ) представили первый в стране прототип квантового компьютера на основе 50 кубитов. Прототип создан с использованием нейтральных атомов рубидия. Проект реализован в рамках дорожной карты «Квантовые вычисления», координируемой госкорпорацией «Росатом». Прототип уже успешно прошёл тестирование 19 декабря 2024 года.
Новый прототип квантового компьютера основан на технологии захвата одиночных атомов рубидия с помощью оптических пинцетов — лазерных лучей, способных удерживать атомы в фиксированных позициях. Каждый кубит в квантовом компьютере кодируется внутренними состояниями одиночного атома, а их точное управление осуществляется с использованием лазерной системы и сверхвысокого вакуума.
«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 создаём 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 Станислав Страупе, руководитель сектора квантовых вычислений Центра квантовых технологий физического факультета МГУ.
По словам учёных, тестирование успешно подтвердило выполнение ключевых показателей дорожной карты, например, возможность удалённого доступа к системе через облачную платформу. Завершился этап тестирования приемкой, где присутствовали представители «Росатома», Российского квантового центра и других организаций.
Как объяснил научный руководитель Центра квантовых технологий МГУ Сергей Кулик, полученный успех стал результатом десятилетий исследований, проводимых на физическом факультете МГУ. Результаты тестирования закладывает основу для дальнейшего развития квантовой системы. В планах исследователей — доведение числа кубитов до 300, внедрение коррекции ошибок и запуск первых практических алгоритмов.
«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», — добавила Екатерина Солнцева, директор по цифровизации «Росатома».