Maskvos fizikos ir technologijų instituto dirbtinių kvantinių sistemų laboratorijoje pirmą kartą sukurtas kvantinis integruotas grandynas, pagrįstas penkiais superlaidžiais kubitais. Tai svarbus žingsnis kuriant visapusiškus bendrosios paskirties kvantinius procesorius ir simuliatorius. Ši unikali ir visiškai valdoma kelių kubitų kvantinė grandinė gali būti laikoma kvantinio procesoriaus prototipu, kurio pasaulyje yra labai mažai.
Naujasis prietaisas jau gali būti naudojamas mokantis kvantinės mašinos - mokslo srities, esančios kvantinės fizikos ir duomenų apdorojimo sankirtoje. Kvantinės sistemos gali pagreitinti skaičiavimus ir sumažinti parametrų skaičių neuronų tinkle. Dėl to kvantiniai neuroniniai tinklai tampa išraiškingesni ir leidžia apibūdinti problemą naudojant mažiau parametrų. Sistema taip pat padės tiriant metodus, kaip sukurti kvantinius simuliatorius, kurie padeda kontroliuoti natūralių sistemų, kurios nepaiso klasikinių skaičiavimų, elgesį.
Pirmaujantys pasaulio tyrimų centrai kuria universalų kvantinį kompiuterį, galintį išspręsti bet kokią algoritminę problemą. Tačiau labiau tikėtina, kad būtent kvantiniai mašinų mokymosi simuliatoriai leis technologiją kuo greičiau komercializuoti ir priartins universalių įrenginių atsiradimo laiką.
Integruotas grandynas buvo sukurtas Maskvos fizikos ir technologijos instituto dirbtinių kvantinių sistemų laboratorijoje ir pagamintas remiantis Maskvos fizikos ir technologijų instituto bendro naudojimo centro technologiniais pagrindais. Pirmieji matavimai parodė, kad visi grandinės elementai veikia pagal numatytus parametrus. Šiuo metu MIPT turi unikalią galimybę savarankiškai kurti, gaminti ir išbandyti kvantinius prietaisus.
Aleksejus Bolgaras, vienas iš grandinės kūrėjų, Maskvos fizikos ir technologijos instituto dirbtinių kvantinių sistemų laboratorijos tyrėjas, pakomentavo: „Gavę pirmąjį Rusijos kubitą 2015 m. Tarp mūsų laboratorijos sienų, mes sužinojome daug. Visus šiuos metus MIPT kolektyvinio naudojimo centro ir laboratorijos darbuotojai dirbo tobulindami superlaidžių kvantinių konstrukcijų su įvairia architektūra gamybos technologiją. Todėl dabar turime technologiją, kuri jau yra pakankamai tvirta, kad sukurtų kelių kubitų skaičiavimo įrenginius.
Mūsų sukurta integruota kvantinė grandinė, priešingai nei anksčiau Rusijoje sukurti prototipai, leidžia visiškai kontroliuoti visų penkių kubitų būseną. Tokie integriniai grandynai reikalingi norint sukurti universalų kvantinį kompiuterį, pagrįstą superlaidžiais kubitais. Tai didžiulė technologinė sėkmė “.
Dabartinį pasiekimą lėmė keli pagrindiniai faktai. Pirma, universiteto kolektyvinio naudojimo centro darbuotojams ir laboratorijos technologams pavyko žymiai pagerinti tunelio kontaktų geometrinių ir elektrinių parametrų kontrolę. Šie kontaktai yra superlaidžių kubitų „širdis“; visos kvantinės grandinės veikimas priklauso nuo jų gamybos kokybės ir atkuriamumo.
Antra, buvo ištaisyta mikrobangų rezonatorių gamybos technologija, kurios Q faktorius vieno fotono režimu yra šimtai tūkstančių. Tokie aukšto Q rezonatoriai yra neatskiriama kvantinės integruotos grandinės dalis - jie yra mikroschemoje šalia kubitų ir naudojami kontroliuoti jų kvantinę būseną.
Trečias svarbus technologijos kūrimo etapas buvo šarnyrinių tiltų-vadinamųjų oro tiltų-gamybos proceso derinimas, leidžiantis slopinti parazitinius rezonansinius režimus ir taip padidinti konstrukcijų Q koeficientą. Galiausiai ketvirta ir, ko gero, svarbiausia sėkmės sudedamoji dalis yra patirtis, kurią pastaraisiais metais sukaupė MIPT technologijų centro ir Dirbtinių kvantinių sistemų laboratorijos darbuotojai. Čia buvo sudaryta gerai koordinuota talentingų ir entuziastingų tyrėjų komanda. Ir tai, beje, toliau auga, nes MIPT studentų rengimo sistema leidžia talentingiems žmonėms atlikti mokslinius tyrimus tiesiogiai mokslinėse laboratorijose.
Aleksejus Bolgaras priduria: „Mūsų dabartiniai rezultatai rodo, kad Kolektyvinio naudojimo centro ir mūsų laboratorijos technologinės ir matavimo galimybės leidžia mums išsiaiškinti ir užbaigti visus veiksmus, būtinus kvantinių procesorių elementams sukurti, pradedant technologiniais brėžiniais ir baigiant integruotu kvantiniu kontūru. ant lusto ir jo matavimų. Tačiau norint toliau plėtoti darbą kuriant valdomus kvantinio kompiuterio elementus ir patį kompiuterį, reikės modernizuoti CCU „švarią zoną“ir papildomai aprūpinti laboratoriją modernia tyrimų įranga “.