Ученые НГТУ создали многоканальный малошумящий источник тока для квантового компьютера

Ученые НГТУ создали и испытали многоканальный малошумящий источник тока, который может быть использован для задания рабочих режимов в многокубитных системах, в частности, разработанное устройство предназначается для задания режимов работы в квантовом компьютере.

«Все электронные компоненты, из которых состоят источники электрического тока, имеют определенный уровень „шума“ — случайных явлений, которые приводят к изменению характеристик тока. В обычном компьютере и другой электронике это не имеет большого значения, так как эти устройства не реагируют на незначительные изменения характеристик, обусловленных шумами. Но в квантовом компьютере кубиты, основные элементы вычислителя, очень чувствительны к изменениям тока, задающего их режим работы. Малейшие „шумы“ компьютер может воспринять как изменения обрабатываемой информации и, соответственно, выдать ложный результат. Поэтому в квантовом компьютере для задания рабочих режимов нельзя применять обычные источники тока», — объясняет смысл разработки проректор НГТУ по научной работе профессор Алексей Вострецов.

До сих пор для исследований, связанных с созданием российских кубитов и квантового компьютера, использовались дорогостоящие импортные малошумящие источники тока. По словам А. Вострецова, инженерам НГТУ удалось создать многоканальный источник тока, не уступающий, а по некоторым параметрам превосходящий зарубежные аналоги. Теперь у российских исследователей появилась возможность воспользоваться российской разработкой.

«Страна, которая первой создаст квантовую систему обработки информации, получит огромное превосходство над другими странами. Квантовый компьютер сможет за минуты или даже секунды выполнить такой объем вычислений, для которого современным компьютерам потребуются годы. Это ставит под угрозу любые государственные системы безопасности, основанные на шифровании данных, в том числе правительственные и военные каналы связи. Квантовый компьютер — это вопрос национальной безопасности, поэтому все его комплектующие должны быть отечественными», — объяснил важность разработки А. Вострецов. Сейчас рассматривается вопрос о передаче нескольких источников российской коллаборации исследователей, разрабатывающих квантовые системы обработки информации.

Устройство разработано в Лаборатории квантовой криогенной электроники НГТУ, где с помощью специальной установки удается добиться температуры, близкой к абсолютному нулю (-273 градуса Цельсия). Именно при таких температурах возникает эффект сверхпроводимости, лежащий в основе работы квантовых битов, уровень энергий которых лежит в микроволновом диапазоне частот.

Квантовый компьютер отличается от обычного тем, что проводит операции не с битами, а с кубитами. Если измерение бита всегда дает «ноль» или «единицу», то кубиты могут быть с некоторой долей вероятности и «нулем», и «единицей». Это позволяет ускорить решение многих задач. Такие компьютеры могут решать задачи оптимизации, вести параллельные вычисления, поэтому перспективны с точки зрения развития искусственного интеллекта и big data. Квантовые компьютеры также могут справиться со многими задачами по расшифровке данных. Однако сейчас квантовые компьютеры могут решать только ограниченный набор задач в силу того, что пока существует ограниченное количество математических квантовых алгоритмов, а также из-за того, что кубит пока имеет слишком короткий срок «жизни»: время когерентного состояния, необходимого для выполнения вычислений, едва составляет десятки микросекунд. Во всем мире физики ищут новые материалы, чтобы продлить «жизнь» кубитов.

Источник