30 марта 2021

Квантовый компьютер. НОЦ «Функциональные микро/наносистемы»

Квантовый компьютер. НОЦ «Функциональные микро/наносистемы»

Ученые НОЦ “Функциональные микро/наносистемы” МГТУ им. Н.Э. Баумана разрабатывают первый в мире функциональный универсальный  квантовый компьютер. Он будет работать на основе сверхпроводниковых кубитов. Кубит – наименьший элемент для обработки информации в квантовых компьютерах. Исследования ведутся в комплексе, состоящем из чистых комнат — помещений с технологическим и метрологическим оборудованием с разным классом чистоты от ISO5 до ISO7.

Чип квантового процессора проходит сложный путь: от входной очистки кремниевой заготовки (пластины диаметром 100 мм) до изготовления микроволновых резонаторов, джозефсоновских переходов, других элементов схемы и их измерений при температуре, близкой к абсолютному нулю по Кельвину. Джозефсоновский переход — это база для создания квантового компьютера.

 

«Джозефсоновский переход — это важнейший нелинейный элемент сверхпроводниковых кубитов, благодаря которому в сверхпроводниковых квантовых компьютерах в принципе возможно создание вычислительных ячеек. В обычных компьютерах все операции реализуются на битах, когда у нас есть ноль и единица. Сверхпроводниковые кубиты — именно благодаря джозефсоновскому переходу — могут управляемо находиться в состоянии суперпозиции: быть и нолем, и единицей одновременно. При увеличении числа кубитов эффективность вычислений растет экспоненциально», — объясняет научный сотрудник центра "Функциональные микро/наносистемы" Анастасия Пищимова.

 

Чтобы сверхпроводниковые кубиты могли работать как задумано, необходимо собрать измерительную схему, охладить и запустить измерительные алгоритмы. 

 

«Охлаждение кубитов происходит в специальном холодильнике — криостате растворения. Он позволяет достичь температуры, близкой к абсолютному нулю — минус 273,15 ºС. В таких условиях металл чипа квантового процессора, в нашем случае алюминий, переходит в состояние сверхпроводимости, когда ток течет без сопротивления. При таком глубоком охлаждении тепловые шумы пропадают и квантовые устройства начинают работать должным образом. Помимо этого, «начинка» криостата позволяет защитить чипы от электромагнитного излучения и других внешних воздействий, которые сокращают время жизни кубитов», — рассказывает младший научный сотрудник центра "Функциональные микро/наносистемы" Елизавета Малеванная.

Бауманские чипы сегодня используют все участники крупнейших проектов России по созданию квантового компьютера на основе твердотельных процессоров.  

«Разработка квантового компьютера – один из главных технологических вызовов нашего времени. Сверхмощный вычислитель поможет создавать новые материалы и лекарства, развивать искусственный интеллект, работать с Big Data. Сегодня параметры бауманских процессоров соответствуют лучшим мировым аналогам компании IBM, Google, Intel» - комментирует директор центра “Функциональные микро\наносистемы” Илья Родионов.

Ваш браузер — Internet Explorer

К сожалению, этот браузер уже устарел: он уже не поддерживает новые веб-технологии и не соответствует современным веб-стандартам, поэтому некоторые элементы на странице могут отображаться некорректно. В этой связи, рекомендуется обновить Ваш браузер до последней версии или использовать альтернативные браузеры бесплатно, такие как Google Chrome, Mozilla Firefox, Yandex, Opera