Новые открытия и проекты приближают широкое применение квантовых технологий

За последние недели в области квантовых компьютерных технологий произошло сразу несколько событий, которые, по мнению экспертов, значительно приближают массовое коммерческое использование квантовых компьютеров. Консорциум американских и британских разработчиков создал первую операционную систему для квантовых компьютеров, которая может работать на компактном процессоре. А группа британских исследователей совершила открытие, которое может значительно упростить использование сверхпроводников, необходимых для работы квантовых компьютеров.

В конце июня консорциум американских и британских разработчиков представил первую в мире операционную систему для квантовых компьютеров, которая может работать на компактном процессоре. В консорциум входят кембриджская компания Riverlane, специализирующаяся на разработке ПО для квантовых компьютеров, и нью-йоркская компания Seeqc, которая ставит своей целью коммерциализацию квантовых компьютерных технологий.

Работа консорциума над ОС проходит при поддержке специального гранта на £7,6 млн от правительства Великобритании.

Концепт-версия ОС под названием Deltaflow.OS (полное название Deltaflow-on-ARTIQ) была представлена в конце прошлого года, а в конце июня разработчики провели презентацию этой работы уже на компактном оборудовании, сопоставимом по размеру со стандартными процессорами.

Сооснователь Seeqc и руководитель лондонской лаборатории Мэттью Хатчингс заявил, что это событие является «весьма значительным для будущего квантовых компьютеров — подобно тому, как в свое время изобретение микрочипа значительно ускорило коммерциализацию традиционных компьютеров, сделав их компактными и существенно сократив издержки производства. Нынешние системы уже проделали фантастическую работу для функционирования квантовых компьютеров, но они занимают целые комнаты, что очень сложно для производства. Поэтому мы взяли технологию, для которой нужна целая комната, и уменьшили ее до размеров чипа».

Еще одним событием, которое может существенно ускорить коммерциализацию квантовых компьютерных технологий, стало открытие группы исследователей под руководством ирландского физика Шимуса Дэвиса.

В конце июня ученые рассказали, что они обнаружили важный для работы квантовых компьютеров эффект в полупроводниках.

Еще в 2016 году профессор Дэвис, сотрудничающий с университетами Оксфорда и Корка, обнаружил в купратах (специальные сложные соединения оксидов меди) особое квантовое состояние, так называемый эффект куперовской пары — связанное состояние двух взаимодействующих электронов, позволяющее достичь сверхпроводимости.

Для работы квантовых компьютеров необходимы сверхпроводники, работу которых сейчас можно обеспечивать лишь при сверхнизких температурах, создаваемых в специальных камерах (около –270 °С).

В 2016 году профессор Дэвис не мог сказать, был ли обнаруженный эффект уникальным феноменом только купратов, или его можно было получить и в других полупроводниках. Почти шесть лет группа Дэвиса потратила на создание специального микроскопа и соответствующие исследования. В конце концов ученые обнаружили тот же эффект в уже используемых при обычных температурах тонких монослойных полупроводниках — дихалькогенидах переходных металлов (TMD). В конце июня результаты этих исследований под названием «Открытие состояния волны плотности куперовской пары в дихалькогенидах переходных металлов» были опубликованы в журнале Science. По словам профессора Дэвиса, открытие важного для квантовых компьютеров эффекта в таких материалах, как TMD, является весьма важным событием, поскольку расширяет возможности этих материалов для достижения эффекта сверхпроводимости и развития квантовых компьютерных технологий для более массового применения.

«Массово доступные квантовые компьютерные технологии уже сейчас находятся примерно в том же состоянии, что находились обычные компьютерные технологии всего 30–40 лет назад»,— полагает Шимус Дэвис.

Пока ученые пытаются приблизить создание новых и более доступных квантовых компьютеров, крупный бизнес движется в том же направлении. 13 июня американская корпорация IBM установила в Германии свой квантовый компьютер Q System One, который на данный момент является самым мощным квантовым компьютером, работающим в Европе. Q System One размещен в лаборатории города Энинген, который находится в 20 км от Штутгарта. Рабготать на этом квантовом компьютере вместе со специалистами IBM будут специалисты немецкого научно-исследовательского института Фраунгофера (Fraunhofer IIS).

Совместный проект IBM и Fraunhofer IIS является частью многолетней программы правительства Германии по развитию квантовых компьютерных технологий, на 2021–2025 годы правительство выделило для исследований в этой области €2 млрд. Специалисты Фраунггоферовского института уже заявили, что начало работы Q System One в Германии позволит не только их организации, но и другим немецким исследователям значительно продвинуться в изучении квантовых компьютерных технологий для их практического применения.

Евгений Хвостик, Ярослава Плаксина