Ученые в России разработали подход, позволяющий значительно ускорить исполнение логических операций на сверхпроводящих квантовых компьютерах на базе так называемых флаксониумовых кубитов. Это открытие приближает физиков к созданию универсальных квантовых компьютеров на базе этих ячеек памяти, сообщила пресс-служба НИТУ «МИСиС».

«Российские ученые предложили и продемонстрировали новый метод реализации быстрой двухкубитной операции на сверхпроводниковых кубитах-флаксониумах, которая может лечь в основу масштабируемых и устойчивых к ошибкам квантовых процессоров. Сейчас исследователи уже начали работу над масштабированием предложенного подхода, а также разрабатывают концепцию выполнения трехкубитной операции на флаксониумах с использованием одного соединительного элемента», – говорится в сообщении.

Открытие совершила группа исследователей из НИТУ «МИСиС», Российского квантового центра, МГУТ имени Баумана и ВНИИА имени Духова при изучении свойств так называемых флаксониумов. Так физики называют особый подтип сверхпроводящих квантовых ячеек памяти, которые способны хранить в себе данные значительно дольше, чем это делают другие типы кубитов на базе сверхпроводников.

Пока флаксониумы уступают другим типам сверхпроводящих кубитов при разработке сложно устроенных квантовых компьютеров, что связано с относительно медленным и ненадежным характером осуществления логических операций, в которых участвуют две подобных ячейки квантовой памяти. Российские ученые выяснили, что эти проблемы можно решить при помощи разработанного ими протокола, который позволяет очень быстро и с минимальным числом ошибок реализовать управляемое вращение, одну из ключевых квантовых логических операций.

В ее рамках участвует два кубита, состояние одного из которых меняется в зависимости от того, какие данные содержатся во второй квантовой ячейке памяти. Физики из России обнаружили, что процедуру можно исполнить всего за 44 наносекунды с 97% вероятностью успеха при помощи набора из трех соединенных друг с другом флаксониумовых кубитов, микроволновых управляющих систем и алгоритма, который использует один кубит для организации взаимодействий между двумя другими квантовыми ячейками памяти.

Работу этого подхода ученые проверили на изготовленном ими прототипе квантового процессора на базе трех флаксониумов. Успешное завершение этих экспериментов открыло дорогу к созданию алгоритмов, ускоряющих проведение логических операций с участием трех квантовых ячеек памяти, а также приблизило российских физиков к созданию масштабируемых универсальных квантовых компьютеров на базе этого типа кубитов.