Руски квантов компютър с 50 кюбита е преминал успешно тестови изпитания. Устройството е създадено от учени от Физическия институт „Лебедев“ (ФИАН) на Руската академия на науките на базата на технологията на студените йони. Водещите характеристики на компютъра бяха изследвани в поредица от експерименти, резултатите от които бяха публикувани в списанието „Успехи на физическите науки“.

Разработката е извършена в рамките на пътната карта за квантови изчисления под егидата на Държавната корпорация „Росатом“, която стартира през 2020 година. Въпреки факта, че проектът е започнал практически от нулата, разработчиците са успели да създадат система, която не отстъпва на световните аналози, а по редица параметри дори ги превъзхожда.

Компютърът се основава на верига от 25 йони на итербий (¹⁷¹Yb⁺), задържани от лазери и охладени до температури, близки до нулата. Кюбитите се управляват чрез лазерни импулси. Квантовите алгоритми са последователности от такива въздействия.

Както обяснява изследователят Иля Заливако, на ниво до 50 кюбита йонните калкулатори се считат за най-напреднали. Една от ключовите задачи при създаването им е да се осигурят заплитащи операции, при които кюбитите взаимодействат помежду си по контролиран начин. Важна е и възможността за увеличаване на броя на кюбитите, без да се губи качеството и скоростта на операциите. В рамките на тестването бяха изследвани параметрите на надеждност за операции с един и с два кюбита, както и времето на кохерентност – периодът на координирана работа на кюбитите, преди квантовото им състояние да се срине.

Една от особеностите на вътрешния подход, обясняват разработчиците е използването на кюквартите. Това са системи, в които йоните могат да бъдат едновременно в четири състояния, а не в две, както е при кюбитите, което позволява да се съхранява и обработва повече информация. За да реализират тази архитектура учените са разработили редица оригинални научни и технически решения. По-специално, те предложиха нов начин за защита на кюбитите (йони с повече от два кюбита) от декохерентност, разработиха методи за охлаждане на йони, филтриране на лазерния шум и други технологични иновации.

По време на тестовете бяха използвани задачи, приближени до реално квантово изчисление. По-специално, беше реализиран алгоритъмът на Гроувър за търсене в разбъркана база данни, беше изчислена структурата на няколко молекули и беше извършена симулация на динамични системи.

Руските специалисти са и сред първите в света, които използват йонен процесор за решаване на практически значими задачи. По-специално, невронна мрежа беше обучена да сортира ръкописни изображения на цифри. В бъдеще технологията може да се използва например за търсене на нови молекули, разпознаване на лица, анализ на ДНК и други задачи.

Създаденият в института „Лебедев“ квантов компютър е пълноценна платформа за провеждане на научни изследвания и решаване на приложни задачи. Следващият етап на развитие е свързан с повишаване на точността на операциите и времето за кохерентност, както и с изучаване на нови подходи за използване на кюдити, в които ФИАН вече е един от лидерите. Успоредно с това се работи за увеличаване на мащаба на устройствата и подготовката им за масово производство.