В 2023 году группа исследователей из совместной лаборатории Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) и Российского квантового центра (РКЦ), в которой состоит лауреат премии «Вызов» Илья Семериков, создала 20-кубитный ионный квантовый компьютер. Сегодня исследователи занимаются его модернизацией и запуском квантовых алгоритмов. Об этих работах, а также о дальнейших планах группы рассказал Илья Семериков.

За разработку 20-кубитного компьютера с использованием многоуровневых квантовых систем — кудитов — Илья Семериков получил премию «Вызов» в номинации «Перспектива». В мире всего несколько вычислительных устройств, использующих кудитную архитектуру для проведения универсальных квантовых вычислений.

На сегодня мощность квантовых компьютеров в мире ограничивается в основном не числом кубитов, а достоверностью двухкубитных операций. У квантового компьютера ФИАН и РКЦ достоверность составляет в среднем 95%.

«У нас сейчас достоверность двухкубитных операций на разных парах ионов разная: на худшей паре она порядка 90%, на лучшей — порядка 97%. Впрочем, всегда есть некоторый разброс по достоверностям, и еще большой вопрос в том, как это аккуратно мерить, поэтому я бы пока эти результаты назвал скорее заниженными. В среднем у нас сейчас достоверность порядка 95%», — отметил Илья Семериков.

Чтобы повысить достоверность вычислений, исследователи из ФИАН уже решили ряд вопросов, связанных с фазовой чистотой лазера, темпами нагрева и другим. Илья Семериков отметил, что в дальнейшем есть два направления развития работ по универсальному ионному квантовому вычислителю. Первое — создать к 2030 году 60-кубитный 30-ионный квантовый компьютер с достоверностью 99%, второе — работать над увеличением числа кубитов, создав 2,5-мерные ионные ловушки, которые позволят масштабироваться на сотни ионов.

« У нас есть два направления развития. Первое — на 10 ионах научиться делать двухкубитные операции с достоверностью больше 99 %. И второе — увеличивать число кубитов. Для этого мы планируем создать 2,5-мерные ловушки, содержащие несколько областей удержания цепочек ионов. В этом случае уже просматривается масштабирование на сотни ионов. Мне кажется, это можно успеть сделать за ближайшие пять лет. Плюс у некоторых наших теоретиков также есть оригинальные идеи по тому, как реализовать коды коррекции ошибок, но это я спойлерить не буду», — прокомментировал Илья Семериков.

Национальная премия в области будущих технологий «Вызов» учреждена и организована фондом развития научно-культурных связей «Вызов» совместно с Газпромбанком. Партнерами премии выступают госкорпорация «Росатом» и фонд «Росконгресс» при поддержке правительства Москвы. Премия «Вызов» приурочена к объявленному в 2022 году Десятилетию науки и технологий и призвана отметить прорывные идеи и изобретения, меняющие ландшафт современной науки и жизнь каждого человека.

Премия «Вызов»