Специалисты из РФ добились снижения «шума» в квантовых вычислениях
Российские ученые предложили и реализовали новую архитектуру квантовых вычислений, которая позволяет значительно снизить уровень так называемого «шума» — нежелательных взаимодействий между кубитами, мешающих работе квантовых процессоров. В исследовании приняли участие специалисты Российского квантового центра, МИСИС и МФТИ.
В основе новой схемы лежит взаимодействие двух сверхпроводниковых кубитов, связанных через настраиваемый трёхмодовый элемент связи. Такая конструкция обеспечивает высокую точность и скорость выполнения двухкубитных операций, что критически важно для создания масштабируемых квантовых компьютеров.
Одной из главных проблем в современных квантовых процессорах остаётся остаточное ZZ-взаимодействие, возникающее даже при формальной изоляции кубитов. Российским исследователям удалось эффективно контролировать этот эффект с помощью трансмонных кубитов и нового трёхмодового каплера на основе копланарного волновода со встроенным СКВИДом. Это устройство позволяет точно регулировать силу взаимодействия между кубитами и отличается меньшей чувствительностью к производственным погрешностям.
В ходе экспериментов новая архитектура продемонстрировала выполнение двухкубитной операции CZ за 60 наносекунд с точностью более 98%. Разработка легла в основу восьмикубитного процессора, на котором уже реализованы квантовые алгоритмы, включая обнаружение ошибок.
Преимущество предложенного решения заключается в его устойчивости к технологическим отклонениям и отсутствии необходимости в высокой симметрии параметров, что упрощает серийное производство. Численное моделирование подтвердило экспериментальные результаты, а дальнейшее совершенствование устройства может повысить точность операций до 99,97%. Новый прототип открывает перспективы для масштабирования квантовых вычислений и создания более стабильных квантовых систем.
