Технологии

Успешно завершены испытания квантового компьютера, превосходящего все зарубежные аналоги

10 Июля 2025

Новостной сайт Физического института имени П.Н. Лебедева Российской академии наук информирует о том, что учёные института успешно завершили испытания 50-кубитного квантового компьютера, разработанного на основе технологии холодных ионов.

Понадобилась серию экспериментов, чтобы оценить ключевые характеристики первого отечественного 50-кубитного компьютера, созданного по технологии холодных ионов. Результаты исследования были опубликованы в журнале «Успехи физических наук».

Разработка этого компьютера стала частью проекта «Квантовые вычисления», который стартовал в 2020 году под эгидой Госкорпорации «Росатом». Несмотря на то, что проект начался с нуля, разработчикам удалось достичь значительных результатов и создать систему, которая не уступает, а по некоторым параметрам даже превосходит аналогичные зарубежные аналоги.

В основе работы российского компьютера лежит использование цепочки из 25 ионов иттербия (¹⁷¹Yb⁺). Ионы удерживаются лазерами и охлаждаются почти до абсолютного нуля. Управление кубитами осуществляется с помощью лазерных импульсов, а квантовые алгоритмы представляют собой последовательности таких воздействий.

Как отметили специалисты, ионные вычислители являются наиболее совершенными среди квантовых устройств при работе с количеством кубитов до полусотни. Одной из ключевых задач при их создании является разработка методов управления кубитами таким образом, чтобы они могли взаимодействовать друг с другом контролируемым образом. Кроме того, необходимо увеличивать количество кубитов без потери качества и скорости работы.

В ходе тестирования были исследованы ключевые характеристики компьютера, такие как точность однокубитных и двухкубитных операций, а также время когерентности — время, в течение которого кубиты сохраняют своё квантовое состояние.

Одной из особенностей российского подхода является использование куквартов — систем, в которых ион может находиться не в двух, а в четырёх состояниях одновременно. Это позволяет обрабатывать больше информации и использовать более сложные квантовые алгоритмы.

Для реализации такой архитектуры учёные Физического института имени П.Н. Лебедева предложили ряд оригинальных научных и технических решений. В частности, был разработан новый метод защиты кудитов (ионов с более чем двумя кубитами) от декогеренции, которая может привести к разрушению квантового состояния. Также были внедрены новые методы охлаждения ионов и фильтрации шумов лазера.

В процессе испытаний были использованы задачи, которые в будущем позволят проводить реальные квантовые вычисления. В частности, были реализованы алгоритмы Гровера, которые предполагают поиск в неупорядоченной базе данных, рассчитаны структуры нескольких молекул и проведены симуляции динамических систем.

Кроме того, учёные Физического института имени П.Н. Лебедева стали одними из первых в мире, кто применил ионный процессор для решения практических задач. В ходе эксперимента они обучили нейросеть распознавать рукописные изображения цифр. В дальнейшем эта технология может быть использована для поиска новых эффективных молекул, распознавания лиц, анализа ДНК и других операций.

«Разработанный в нашем институте квантовый компьютер — это не просто экспериментальный прототип, а полноценная платформа для проведения исследований и решения задач. Следующий этап развития системы будет связан с повышением точности операций и времени когерентности. Кроме того, мы продолжаем изучать новые подходы к использованию кудитов, в которых мы являемся одними из лидеров в мире. Также мы работаем над масштабированием устройств и их серийным производством», — отметил директор Физического института имени П.Н. Лебедева, академик РАН Николай Колачевский.

Он подчеркнул, что создание коммерческих квантовых компьютеров должно стать следующим этапом развития проекта. Для этого необходимо уменьшить размеры устройств и автоматизировать их работу. Кроме того, серийные компьютеры должны быть более надёжными и не требовать постоянного обслуживания.


Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал

 

Короткая ссылка:  vestnik-glonass.ru/~yGOPh
29.07.2025
Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций и представители бизнеса обсуждают введение новых правил для отключения мобильного интернета. В последнее время такие отключения стали происходить всё чаще.
28.07.2025
По мере того, как квантовые фотонные системы становятся все более масштабными и сложными, такие чипы могут стать строительными блоками для различных технологий: от защищённых сетей связи до современных датчиков и, в конечном итоге, инфраструктуры квантовых вычислений.
25.07.2025
В течение прошедшего года Военно-космические силы США тесно сотрудничали с Военно-воздушными силами и военно-морским флотом, перенимая их опыт в разработке передовых, реалистичных условий обучения и испытаний для объединённого ударного истребителя F-35, рассчитывая в будущем создать аналогичные возможности для космической отрасли.
24.07.2025
Возможности проведения и обеспечения пилотируемых космических полётов, соорбитальные ударные космические аппараты, вместительные и многофункциональные космические станции, надёжные спутниковые группировки – лишь некоторые из современных возможностей России в космической сфере.

СТАТЬИ ГЛОНАСС

Киберугрозы как реальность сегодняшнего дня
В 2024 году в нашей стране было зарегистрировано более 765 тысяч правонарушений, совершённых с применением информационно-телекоммуникационных технологий, что составляет приблизительно 40% от общего объёма преступлений. Такие данные приводит новостной сайт Центра международной торговли со ссылкой на МВД РФ. В этом году их будет зарегистрировано ещё больше – можно ни разу не сомневаться. Цифровизация проникла во все сферы деятельности, сделав нашу жизнь продвинутой и комфортной – мы привыкли мгновенно оплачивать всё что хочешь через банковские приложения, управлять бизнесом в облаке, общаться в социальных сетях и одним кликом скупать содержимое маркетплейсов. Увы – вслед за этими удобствами идут массовые утечки персональных данных, промышленный шпионаж, репутационные риски, угрозы национальной безопасности и пр. Это не только экономические потери, но и серьёзные вызовы для государственного суверенитета и общественного доверия к цифровым системам.