Ученые ФГУП «ВНИИА» совместно с коллегами из МГТУ Н.Э. Баумана разработали первый российских высокоточный четырехкубитный сверхпроводниковый квантовый процессор Snowdrop 4Q.
Сейчас средняя точность выполнения однокубитных операций российским квантовым процессором составляет 99,76%, двухкубитных операций – 99,11%, а точность считывания – 96,18%. Благодаря таким показателям процессора ученым удалось выполнить серию сложных алгоритмов, а также смоделировать на квантовом сопроцессоре намагниченность цепочки спинов (модель Изинга в поперечном поле), решить уравнение теплопроводности и реализовать алгоритм решения систем линейных уравнений. Кроме того, с помощью нового квантового процессора удалось реализовать оригинальную модификацию квантового алгоритма Харроу-Хассидима-Ллойда (HHL) из более 100 квантовых логических операций для численного решения системы линейных уравнений.
В рамках работы по интеграции квантового процессора в состав суперкомпьютера, ученые провели серию настроек и калибровки, а также изучили и определили оптимальные параметры управляющих сигналов. Далее следовала итеративная и многоэтапная процедура калибровки однокубитных и двухкубитных квантовых логических операций – составляющих квантового алгоритма. В ходе калибровки специалисты оценивали точность однокубитных и двухкубитных операций, а также точность считывания. По словам ученых, такая высокая точность операций открывает путь к дальнейшему практическому применению квантовых вычислителей.
Сейчас показатели сверхпроводникового квантового процессора Snowdrop 4Q являются рекордными для российских многокубитных систем при реализации ряда сложных квантовых алгоритмов – в самом современном сверхпроводниковом процессоре IBM Torino 133 средняя точность двухкубитных операций составляет 99,14%.
Квантовый вычислитель, созданный специалистами ФГУП «ВНИИА» и МГТУ им. Н.Э. Баумана состоит из десятков компонентов, в числе которых чип квантового процессора, системы считывания с параметрическими криоусилителями, блоков управляющей электроники и СВЧ-модулей собственной разработки. Архитектура процессора основана на перестраиваемых по частоте кубитах-трансмонах с управляемой связью между кубитами. Чипы квантовой элементной компонентной базы изготовлены по серийной технологии НОЦ ФМН.
Команда ФГУП «ВНИИА» совместно с МГТУ им. Н.Э. Баумана ведет работу над созданием квантовых процессоров и разработке квантовых алгоритмов в рамках программы «Приоритет 2030» и совместного проекта с Фондом перспективных исследований
Источник: «Научная Россия»
распечатать статью
