Команда ученых МФТИ и НИТУ МИСиС реализовала четырехкубитный квантовый процессор и продемонстрировала на нем точности двухкубитных операций CZ более 97%. Эксперимент был проведен в МФТИ 8 ноября.
Для этого использовалась сверхпроводниковая интегральная квантовая микросхема, которая была изготовлена сотрудниками Лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ.
Квантовая интегральная микросхема (КИМС) содержит пять емкостно шунтированных зарядовых кубитов, один из которых в данном эксперименте не использовался. Кубиты электрически связаны друг с другом и могут как обмениваться энергией, так и управляемо изменять друг у друга фазу суперпозиций состояний |0〉 и |1〉. Первый тип взаимодействия используется в экспериментах по квантовому машинному обучению, а второй удобнее для стандартных квантовых алгоритмов.
Фотография КИМС с оптического микроскопа (в ложном цвете)
Для реализации неразрушающего считывания кубитов посредством индивидуальных микроволновых резонаторов использовался широкополосный джозефсоновский параметрический усилитель, который был разработан совместно МФТИ и НИТУ МИСИС.
«Учеными Университета МИСИС и МФТИ впервые в России были экспериментально реализованы алгоритмы перекрестно-энтропийного тестирования и квантовой томографии процесса, которые теперь позволяют проводить оценки точности в принципе любых одно- и двухкубитных вентильных операций на системах сверхпроводниковых кубитов», — рассказал научный сотрудник лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ МИСИС Илья Москаленко.
Нам удалось показать высокоэффективные квантовые операции на системе 4-х кубитов, что является уникальным достижением для российских квантовых технологий. В проведенном эксперименте время отдельной логической операции составляет около 0,025 мкс. Это позволяет реализовать более 3200 операций за время жизни квантового состояния процессора. При изготовлении квантовой интегральной микросхемы технологами из МФТИ были отработаны важные особенности технологического процесса, что позволило нам существенно улучшить ключевые характеристики кубитов.
Профессор Олег Астафьев
Следующим этапом совместного проекта является разработка и испытания 8-кубитных симуляторов и процессоров.
