Ученые «Росатома» сделали шаг к увеличению числа кубитов в ионных компьютерах
Российские ученые впервые провели квантовые операции на ионах, удерживаемых в планарных ловушках на чипе. Технология считается одним из ключевых путей к созданию более крупных и мощных ионных квантовых компьютеров.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 13 августа /Новости науки/. Ученые Квантового проекта «Росатома» впервые в России провели кубитные операции на планарных ионных ловушках. Об этом сообщила пресс-служба Квантового проекта госкорпорации.
Переход к планарным ловушкам необходим прежде всего для масштабирования ионных квантовых компьютеров. В традиционной схеме ионы располагаются в одной цепочке, управлять которой становится все сложнее по мере роста числа кубитов. В планарной ловушке электроды размещаются на поверхности микрочипа, благодаря чему можно создавать несколько зон для ионов, перемещать частицы между ними и потенциально работать более чем со 100 кубитами.
Результат независимо продемонстрировали две научные группы. Специалисты Физического института РАН под руководством Ильи Семерикова захватили в планарной ловушке ионы иттербия-171, перемещали их вдоль чипа и выполняли однокубитные операции. Ученые также измерили скорость нагрева ионов — один из важных показателей качества таких устройств. Группа Квантового центра под руководством Кирилла Лахманского провела аналогичные эксперименты с ионами кальция.
«Дальнейшее развитие ионных квантовых компьютеров связано с переходом к планарным технологиям. Это открывает огромное число путей к совершенствованию платформы: более точные и параллельные операции, больше кубитов, интегрированная фотоника», — отметил старший научный сотрудник Физического института Илья Заливако.
Одно из преимуществ планарной архитектуры состоит в возможности отказаться от единственной длинной цепочки ионов и перейти к нескольким небольшим массивам. Ионы можно перемещать между отдельными участками чипа, выполняя необходимые операции в разных зонах. Такой подход должен облегчить индивидуальное управление кубитами при увеличении их числа. Кроме того, непосредственно в чипы можно интегрировать оптические элементы, необходимые для управления состоянием и считывания ионов.
«Это только первый шаг: мы планируем развивать эту технологию для того, чтобы войти в гонку за квантовые вычисления на основе планарных технологий и на горизонте до 2030 года достичь уровня лидерских мировых квантовых проектов», — сообщил руководитель научной группы Квантового центра Кирилл Лахманский.
«Росатом» отвечает за реализацию российской дорожной карты развития квантовых вычислений с 2020 года. Экосистема Квантового проекта объединяет 19 научных институтов и университетов и более 750 исследователей и инженеров. В России созданы прототипы квантовых вычислителей на четырех основных платформах — ионах, нейтральных атомах, фотонах и сверхпроводниках. По данным проекта, три российских квантовых вычислителя уже достигли размерности 70 и более кубитов.
Переход к планарным ловушкам необходим прежде всего для масштабирования ионных квантовых компьютеров. В традиционной схеме ионы располагаются в одной цепочке, управлять которой становится все сложнее по мере роста числа кубитов. В планарной ловушке электроды размещаются на поверхности микрочипа, благодаря чему можно создавать несколько зон для ионов, перемещать частицы между ними и потенциально работать более чем со 100 кубитами.
Результат независимо продемонстрировали две научные группы. Специалисты Физического института РАН под руководством Ильи Семерикова захватили в планарной ловушке ионы иттербия-171, перемещали их вдоль чипа и выполняли однокубитные операции. Ученые также измерили скорость нагрева ионов — один из важных показателей качества таких устройств. Группа Квантового центра под руководством Кирилла Лахманского провела аналогичные эксперименты с ионами кальция.
«Дальнейшее развитие ионных квантовых компьютеров связано с переходом к планарным технологиям. Это открывает огромное число путей к совершенствованию платформы: более точные и параллельные операции, больше кубитов, интегрированная фотоника», — отметил старший научный сотрудник Физического института Илья Заливако.
Одно из преимуществ планарной архитектуры состоит в возможности отказаться от единственной длинной цепочки ионов и перейти к нескольким небольшим массивам. Ионы можно перемещать между отдельными участками чипа, выполняя необходимые операции в разных зонах. Такой подход должен облегчить индивидуальное управление кубитами при увеличении их числа. Кроме того, непосредственно в чипы можно интегрировать оптические элементы, необходимые для управления состоянием и считывания ионов.
«Это только первый шаг: мы планируем развивать эту технологию для того, чтобы войти в гонку за квантовые вычисления на основе планарных технологий и на горизонте до 2030 года достичь уровня лидерских мировых квантовых проектов», — сообщил руководитель научной группы Квантового центра Кирилл Лахманский.
«Росатом» отвечает за реализацию российской дорожной карты развития квантовых вычислений с 2020 года. Экосистема Квантового проекта объединяет 19 научных институтов и университетов и более 750 исследователей и инженеров. В России созданы прототипы квантовых вычислителей на четырех основных платформах — ионах, нейтральных атомах, фотонах и сверхпроводниках. По данным проекта, три российских квантовых вычислителя уже достигли размерности 70 и более кубитов.
