Российские ученые совершили прорыв в точности вычислений квантовых компьютеров

Рекордная точность

Ученые лаборатории сверхпроводниковых квантовых технологий НИТУ МИСИС и лаборатории квантовых технологий ИНМЭ РАН разработали уникальную технологию создания кубитов-флаксониумов, точность вычислений которых в эксперименте достигла 99,993%, сообщил МИСИС на своем сайте.

Разработка позволяет повысить мощность квантовых вычислений и открывает новые перспективы для развития отечественных квантовых процессоров.

Достигнутая точность однокубитных операций на уровне 99,993%, по словам Михаила Тархова, начальника научно-исследовательской лаборатории квантовых технологий ИНМЭ РАН, является «рекордной на уровне мировых гигантов индустрии».

Сейчас исследователи работают над задачей масштабирования схем на основе флаксониумов и улучшении времени когерентности (согласованность квантовых колебательных процессов).

Технология производства сверхпроводниковых квантовых схем развивается в НИТУ МИСИС в рамках стратегического проекта «Квантовый интернет» по Программе «Приоритет-2030». Разработка и реализация сверхпроводниковых квантовых процессоров ведется в рамках Дорожнои? карты «Квантовые вычисления».

Флаксониум вместо трансмона

Основным типом сверхпроводниковых кубитов на данный момент являются трансмоны, на которых работают наиболее известные в мире квантовые процессоры таких компаний, как Google и IBM, пояснили ученые.

Трансмоны имеют ограничения по времени когерентности и точности операций. Одна из альтернатив — флаксониумы, которые требуют значительно более сложного технологического процесса, включающего формирование цепочек из десятков джозефсоновских переходов.

«Тестирование образцов показало высокую точность операций — 99,993%, что превосходит лучшие показатели для трансмонов. Существенным фактором, повлиявшим на точность, стала малая длительность управляющих импульсов — всего шесть наносекунд, что в несколько раз короче, чем у трансмонов», — сказала инженер научного проекта лаборатории сверхпроводниковых квантовых технологий НИТУ МИСИС, научный сотрудник Российского квантового центра Татьяна Чудакова.

Проблема точности

Одна из особенностей флаксониумов — они отличаются устойчивостью к шумам и высоким временем когерентности.

Квантовые компьютеры построены на кубитах (единицы квантовой информации), которые невероятно чувствительны к шумам и возмущениям окружающей среды, таким как изменения температуры и электромагнитные помехи. Даже незначительные нарушения тонкого квантового состояния кубита могут привести к потере данных и ошибкам в квантовых системах.

В июне 2024 г. CNews писал о том, что ученые из научно-образовательного центра «Функциональные микро/наносистемы» (создан на базе МГТУ им. Н. Э. Баумана и ВНИИА им. Н. Л. Духова) запустили в работу первый отечественный высокоточный сверхпроводниковый квантовый процессор. Точность выполнения на новом устройстве простых однокубитных алгоритмов составила 99,76%, а более сложных двухкубитных операций — 99,11%.

В конце 2024 г. Google в своем блоге представила Willow — новый чип, который «может экспоненциально уменьшать количество ошибок по мере масштабирования с использованием большего количества кубитов». До каких значений, не уточнялось, но было сказано: «Это решает ключевую задачу в квантовой коррекции ошибок, над которой эта область работала почти 30 лет». СМИ называли 105-кубитный Willow «прорывом» в квантовых вычислениях.

Другой мировой лидер в сфере квантовых вычислений — компания IBM — в июне 2025 г. заявила, что создаст первый масштабный квантовый компьютер для решения практических задач с 200 логическими кубитами и встроенной коррекцией ошибок Starling к 2029 г.