Учёные Лаборатории искусственных квантовых систем и Центра коллективного пользования МФТИ впервые в России создали квантовую схему из двух кубитов. Данная работа представляет собой следующий шаг к созданию будущих квантовых компьютеров. Годом ранее группа физиков из МФТИ, ИФТТ РАН, МИСиС и РКЦ разработала первый российский кубит и схему, обеспечивающую изменение его параметров.
Традиционно в роли кубитов выступают атомы или электроны, при этом данные кодируются в их спине. Но такие кубиты крайне неустойчивы к внешним воздействиям — их состояние легко разрушается из-за внешних «шумов». Кроме того, процесс считывания и записи информации на них очень сложен, равно как и устройство ловушек, которые используются для их хранения.
Намного более простая реализация кубитов была открыта в начале 2000-х годов. Оказалось, что можно создавать «искусственные атомы», которые ведут себя в соответствии с законами квантовой физики, но при этом значительно проще в работе. Один из вариантов реализации этой идеи — джозефсоновские контакты, состоящие из двух сверхпроводников, которые разделены тонким слоем диэлектрика. Благодаря квантовым эффектам электроны могут туннелировать сквозь диэлектрик.
Построенные из джозефсоновских контактов кубиты могут находиться в основном и возбуждённом состоянии, излучать и поглощать фотоны. При этом они могут быть созданы с помощью существующих методов литографии, на которых основано современное производство микросхем.
Именно такой кубит был создан российскими физиками год назад. Представленная сверхпроводящая двухкубитная схема с управляемой связью является дальнейшим развитием этой технологии.
Создание квантового компьютера откроет принципиально новые возможности для обработки информации. Компьютер из нескольких тысяч кубитов сможет превзойти наиболее мощные современные суперкомпьютеры в решении целого ряда проблем. К таким вычислительным задачам относятся, в частности, криптография, задачи оптимизации в сложных системах, приложения искусственного интеллекта.
