категории | RSS

В России впервые продемонстрирован действующий квантовый процессор

8 ноября в МФТИ был проведён эксперимент, в котором команда учёных из университетов МФТИ и МИСиС реализовала четырёхкубитный квантовый процессор. Для демонстрации использовалась разработанная и изготовленная сотрудниками лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ сверхпроводниковая интегральная квантовая микросхема.

Фотография КИМС с оптического микроскопа (в ложном цвете). Микросхема реализует пять кубитов (ёмкость одного из них отмечена зелёным), связанных с резонаторами (красный) для индивидуального считывания. Каждый кубит снабжен управляющей потоковой линией и антенной для осуществления однокубитных операций (синий и жёлтый соответственно)

Квантовая интегральная микросхема (КИМС) содержит пять кубитов, один из которых в этом эксперименте не использовался. В схеме использованы ёмкостно шунтированные зарядовые кубиты, которые представляют собой нелинейные колебательные LC-контуры, работающие в квантовом режиме. Они электрически связаны друг с другом и могут как обмениваться энергией, так и управляемо изменять друг у друга фазу суперпозиций состояний |0⟩ и |1⟩. Первый тип взаимодействия используется в экспериментах по квантовому машинному обучению, а второй удобнее для стандартных квантовых алгоритмов.

Двухкубитные операции контролируемого одним кубитом поворота другого кубита (называемые операцией CZ), необходимые для создания квантовой запутанности в схеме, показаны на парах соседних кубитов. Точность этих операций измерялась с использованием томографии квантовых процессов и с применением перекрёстного тестирования.

Реализовать калибровку операции CZ позволило дополнительно предоставленное сотрудниками лаборатории сверхпроводящих метаматериалов МИСиС оборудование, а также программный код, созданный в рамках общего проекта.

Вверху результаты томографии квантовых процессов (данные в двухкубитном представлении Паули). Процесс CZ, восстановленный по экспериментальным данным (слева), сравнивается с идеальным (справа). Внизу результаты перекрёстного тестирования псевдослучайными последовательностями операций. Среднее значение точности выполнения одной двухкубитной вентильной операции CZ для всех пар кубитов составляет 97,38%.

Для обнаружения запутанности кубитов использовался широкополосный усилитель, разработанный совместно МФТИ и МИСиС.

Эксперимент проводился в рамках реализации дорожной карты развития высокотехнологичной области «Квантовые вычисления». Ранее, в 2018–2020 году, учёные МФТИ и МИСиС демонстрировали работу двухкубитной схемы, цепочек и массивов кубитов. В 2021 году учёные МФТИ смогли впервые изготовить пятикубитный чип, а в феврале 2022 года показали работу системы в качестве квантового симулятора. Теперь же они продемонстрировали, что схема работает как полноценный квантовый процессор. Реализация подобного эксперимента подтверждает, что технологический уровень МФТИ и МИСиС достаточен для создания среднемасштабных квантовых устройств.



Источник новости: www.playground.ru

DimonVideo
2022-11-17T17:50:02Z

Здесь находятся
всего 0. За сутки здесь было 0 человек
Яндекс.Метрика