Группа ученых из Российского квантового центра получила патент на физическую реализацию квантового компьютера на основе кудитов — квантовых систем, способных одновременно находиться в более чем двух состояниях. Действие документа распространяется на территорию Российской Федерации до конца 2040 года. В ближайшее время исследователи также планируют подать заявку на международную регистрацию.
Фото: Дмитрий Лебедев, Коммерсантъ
Фото: Дмитрий Лебедев, Коммерсантъ
Квантовые вычислительные устройства используют такие явления квантовой физики, как запутанность и суперпозиция, что позволяет квантовым битам (кубитам) находиться в двух состояниях — и 0, и 1 — одновременно, тем самым решая задачи, недоступные классическим компьютерам и суперкомпьютерам. Однако в физике существуют и расширенные версии кубитов — кудиты, способные принимать более двух состояний: 0, 1, 2 и другие.
Исследования в области использования кудитов для квантовых вычислений ведутся группой ученых из Российского квантового центра последние несколько лет. Получение патента позволит команде в перспективе подтвердить значимость отечественных разработок на мировом уровне и закрепить исключительное право на архитектуру созданного процессора. Ее особенность заключается в комбинации двух подходов к увеличению мощности квантового компьютера.
Первый подход предполагает замену кубитов эквивалентным количеством кудитов, второй — использование дополнительных уровней кудитов вместо отдельных вспомогательных кубитов (анцилл) для выполнения промежуточных вычислений. Патент защищает оптимальный способ сочетания подходов, предложенный учеными.
В мире над развитием кудитных квантовых процессоров работают только четыре команды. Американская Riggeti Computing использует кудиты на сверхпроводниках, ученые из Пекинского университета — на фотонах, австрийский стартап AQT и исследователи из Российского квантового центра — на ионах. В России создание кудитного квантового компьютера на ионах — это проект лидирующего исследовательского центра при поддержке Российской венчурной компании.
«Использование кубитов для квантовых вычислений подразумевает некоторую идеализацию. Кудиты — более естественный выбор. Как показали наши исследования, при реализации квантовых алгоритмов кудиты позволяют существенно экономить ресурсы квантовых процессоров, что особенно актуально для текущего поколения устройств»,— сообщил Алексей Федоров, соавтор патента, руководитель научной группы «Квантовые информационные технологии» в Российском квантовом центре (РКЦ).
Российский квантовый центр — некоммерческий научно-технологический центр. Ведет научные исследования в области квантовой физики, разрабатывает высокотехнологические коммерческие продукты на основе квантовых технологий. В команде исследователей РКЦ — более 350 ученых, в том числе ведущие российские и мировые специалисты. За 10 лет существования РКЦ сформировал 17 научных групп и проектов, 8 технологических стартапов, построил 16 лабораторий, организовал и провел 6 больших международных конференций и основал 3 научные школы. Именно РКЦ в 2018 году первым в мире запустил квантовый блокчейн, а сейчас участвует в проекте по созданию квантового компьютера под эгидой госкорпорации «Росатом».