В России запущен 12-кубитный квантовый компьютер

Специалисты МФТИ впервые запустили отечественный 12-кубитный квантовый процессор на базе сверхпроводников. Следующая цель ученых — 16-кубитный процессор. Такие устройства в будущем будут решать недоступные современным ЭВМ задачи. Но пока их можно использовать только для исследовательских целей. Для практического применения и достижения конкурентного преимущества нужно минимум 100 кубитов.

Квантовый процессор

Специалисты МФТИ впервые использовали отечественный 12-кубитный квантовый процессор на базе сверхпроводников для проведения расчетов, связанных с нейросетями и машинным обучением. Первые опыты с этой вычислительной машиной подтвердили высокую скорость ее работы, пишет ТАСС со ссылкой на сообщение пресс-службы МФТИ.

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

Характеристики устройства

По словам разработчиков, созданный в МФТИ процессор обладает характеристиками мирового уровня. Среднее время жизни кубита составляет порядка 14 мс, а среднее время одной квантовой операции — всего 50 наносекунд. Эти параметры являются ключевыми для обеспечения высокой точности и стабильности квантовых вычислений.

«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», — прокомментировал Глеб Федоров, старший научный сотрудник лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ на официальном сайте института.

То есть предыдущие версии процессоров строились как одномерная линия — цепочка со связью только ближайших соседей, а 12-кубитный вариант— двумерный, расположенный на плоскости, пояснил ученый.

Квантовая интегральная микросхема является «сердцем» прототипа квантового вычислительного устройства, состоящего из классического компьютера и квантового «ускорителя». Сейчас система тестируется: запускаются алгоритмы обучения для квантовой «нейросети», которая может определять определять сорт вина по его химическому составу и диагностировать рак молочной железы. Это необходимо для подробного сравнения характеристик новой системы с результатами, полученным учеными ранее на 8-кубитном образце.

По словам ученых, пока их изобретение можно использовать только для исследовательских целей. Для практического применения и достижения конкурентного преимущества необходим квантовый процессор минимум из 100 кубитов.

Дорожная карта

Работы по созданию прототипов квантовых вычислителей и симуляторов ведутся в МФТИ в рамках выполнения Дорожной карты «Квантовые вычисления» 2021-2024 гг., указано на сайте МФТИ.

Согласно подготовленному «Росатомом» проекту Дорожной карты, о котором CNews писал в 2020 г., на разработку квантовых процессоров на основе сверхпроводников планировалось потратить 9,87 млрд. руб. Из этой суммы 4,8 млрд руб. должен был выделить федеральный бюджет, а еще 5,06 млрд руб. планировалось получить из внебюджетных источников, в том числе от «Росатома» — 380 млн руб.

До конца 2024 г. ученые МФТИ планируют представить первый 16-кубитный процессор, созданный по той же технологии.

Квантовые компьютеры в будущем будут использоваться для решения задач, с которыми не могут справиться привычные нам электронные вычислительные машины. Это, например, моделирование природных процессов или очень сложные математические расчеты. Перспективным и активно развивающимся также является направление квантового машинного обучения.

В других странах ученые тоже активно работают над созданием вычислительных устройств, принцип действия которых основан на явлениях квантовой механики. Fujitsu и RIKEN, например, 5 октября 2023 г. объявили об успешной разработке нового сверхпроводящего квантового компьютера на 64 кубита в Центре сотрудничества RIKEN RQC-Fujitsu. Информация об этом была опубликована на сайте Fujitsu.

«В последние годы разработка различных архитектур квантовых вычислений продвигается быстрыми темпами. Однако получение надежных результатов вычислений с помощью квантовых компьютеров представляет собой постоянную проблему, поскольку современные системы NISQ по-прежнему страдают от вычислительных ошибок из-за шума в окружающей среде», — говорится в сообщении.

CNEWS