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
12.09.2025
В настоящее время активно идет процесс цифровизации, который включает внедрение Интернета вещей (IoT), автоматизацию и дистанционное управление. Этот переход обусловлен необходимостью устранения разрозненности, обеспечения взаимодействия и актуализации используемых данных.
09.09.2025
В России разрабатывается новый среднеширотный нагревный стенд, который будет использовать мощное излучение для модификации ионосферы Земли. Это может привести к созданию искусственного полярного сияния. Речь идёт об установке Национального гелиогеофизического комплекса РАН (НГК РАН), которую строят в Иркутской области.
03.09.2025
В России появился Центр коллективного пользования, специализирующийся на навигационных технологиях. Центр создан для разработки и тестирования стратегических высокоточных систем, обеспечивающих координатно-временное обеспечение страны.
«Центр высокоточной навигации, позиционирования и систем сбора пространственных данных» открыт на базе Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК).
03.09.2025
Отрасль БАС с 2019 года рассматривалась как отдельное направление, как конкурент спутникам. Вопросы, которые там стояли: выделения классов пространства, требования к комплектации оборудования и так далее. Сейчас – что мы видим? Отрасли – космос и беспилотье – начали смыкаться между собой в экосистему, позволяющую по-другому на неё смотреть и развивать.

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.