МОСКВА, 3 августа. /ТАСС/. Процессоры для квантовых компьютеров на основе сверхпроводниковых материалов начали разрабатывать ученые МФТИ совместно с коллегами из других институтов. Об этом ТАСС сообщил руководитель лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ, профессор Университета Лондона Олег Астафьев.
Элементарной ячейкой квантовых компьютеров является квантовый бит - кубит. В роли кубитов могут выступать, например, обычные атомы, на основе которых можно разрабатывать квантовые компьютеры. Однако они обладают рядом недостатков - они крайне неустойчивы к внешним воздействиям, в них сложно осуществлять обмен информацией и сложно интегрировать в большие схемы. В качестве альтернативы ученые МФТИ совместно с коллегами из МИСиС, Российского квантового центра, МГТУ имени Баумана и других институтов в 2015 году создали "искусственный атом" или сверхпроводниковый кубит, основанный на технологии сверхпроводников.
"С 2015 года мы продвинулись в улучшении качества сверхпроводниковых кубитов. И сейчас начинаем интегрировать кубиты и собирать на их основе простейшие квантовые процессоры - сердце будущего квантового компьютера. По нашему убеждению, совпадающему с распространённым в мире мнением, сверхпроводниковые квантовые системы более перспективны, чем любые другие системы. Например, мы можем разработать и изготовить микросхему точно так же, как в микроэлектронике изготавливают микросхемы для традиционных компьютеров", - пояснил профессор Астафьев в ходе Первой международной конференции по сверхпроводящим квантовым технологиям, которая проходит в Москве.
По его словам, сейчас в мире разрабатываются несколько квантовых многокубитных процессоров, включая процессоры на атомах (оптические квантовые компьютеры). Важный рубеж - это процессоры из нескольких десятков кубитов, так как, теоретически, такой квантовый компьютер превзойдет по мощности вычислений в решении задач определённого класса существующие компьютеры, в том числе и суперкомпьютеры. Однако пока существующие квантовые процессоры не являются универсальными вычислительными устройствами - скорее их можно назвать прототипами, на которых отрабатываются технологии для будущих квантовых компьютеров, сказал профессор Астафьев.
Квантовый компьютер - одна из самых обсуждаемых тем в науке и технологии за последние годы, это гипотетическое устройство на стыке информационных технологий и квантовой физики. В современных компьютерах единицей информации является бит, который может находиться в одном из двух возможных положений - ноль или единица. Единица информации в квантовом компьютере - кубит - в свою очередь может находиться в так называемом состоянии суперпозиции, то есть быть и нулем, и единицей одновременно. Это позволяет выполнять операции над большим количеством чисел одновременно (квантовый параллелизм), значительно ускорить вычисления, решать задачи, которые требуют астрономически большого времени даже на современных суперкомпьютерах.
Квантовая революция
Профессор Астафьев отметил, что ученые МФТИ также рассчитывают постепенно увеличивать число кубитов, приближаясь к пороговой величине в несколько десятков кубитов, начиная с которой классические компьютеры не смогут конкурировать с квантовыми. Однако, когда будет достигнут определённый уровень технологии, то собственно для производства квантового компьютера потребуются индустриальные партнеры, так как "квантовый компьютер в первую очередь нужен не для науки, а для того, чтобы изменить нашу повседневную жизнь". По словам ученого, подобный интерес со стороны бизнеса есть.
"Если будет создан квантовый компьютер, то это приведет к революции в решении массы задач. Во-первых, в финансовой сфере - это абсолютная защита информации, любой банк в этом заинтересован. Для логистических или транспортных компаний, например, для РЖД, - это оптимизация грузовых потоков. Это очень сложная задача, и человек не может в настоящее время рассчитать оптимальные пути перевозки грузов из-за огромного количества вариантов. Это и поиск новых материалов, когда можно будет заранее сказать, какие химические свойства будут у такого-то материала. И так далее", - пояснил Астафьев.
По его мнению, Россия постепенно догоняет мировых лидеров в сфере квантовых технологий. Лидерами в этой отрасли, как отметил Астафьев, можно считать компанию Google, которая для создания своего квантового компьютера наняла профессора Джона Мартинса, одного из лучших в мире специалистов по сверхпроводящим кубитам.
Кроме того, в некоторых странах в настоящее время запущены национальные программы по квантовым исследованиям. Например, правительство Нидерландов и Швеции выделили на эти цели гранты по 100 млн евро. Также сильные коллективы работают в этой сфере в США, Канаде, Японии, Китае. В Китае, в частности, принимается программа по разработке квантового компьютера на 10 миллиардов долларов.
Первая международная конференция, посвященная квантовым сверхпроводящим процессорам, на базе которых создаются квантовые компьютеры, проходит в Москве с 30 июля по 3 августа. Конференция, организованная совместно НИТУ "МИСиС", МФТИ и Российским квантовым центром. В мероприятии принимают участие 39 докладчиков из 14 стран: России, Нидерландов, Германии, Финляндии, Швеции, Швейцарии, США, Греции, Австрии, Франции, Канады, Великобритании, Японии и Китая.
