Ученым из ведущих вузов и научных центров впервые в России удалось создать сверхпроводящий кубит, необходимый для производства квантового компьютера.

Над созданием сверхпроводящего кубита работала группа исследователей под руководством Олега Астафьева (МФТИ), Алексея Устинова (НИТУ «МИСиС», Российский квантовый центр) и Валерия Рязанова (Институт физики твердого тела РАН).

Первые шаги к созданию сверхпроводящего кубита были сделаны еще два года назад, когда в 2013 году ученые лаборатории сверхпроводящих метаматериалов НИТУ «МИСиС» совместно с Российским квантовым центром под руководством Алексея Устинова впервые измерили кубит. Однако сам исследованный в то время кубит был изготовлен в Германии в группе профессора Евгения Ильичева, строющего сейчас новую лабораторию в Новосибирске. Создание российской технологии изготовления сверхпроводниковых кубитов потребовало значительных усилий.

Процесс измерения кубита представлял собой пропускание через него микроволнового излучения с последующим измерением фазового сдвига этого излучения. В результате измерений было установлено, что полученная система действительно представляет собой кубит с двумя основными состояниями. Также была продемонстрирована принципиальная возможность кубита находиться в суперпозиции двух состояний одновременно.

Создание российской технологии изготовления сверхпроводниковых кубитов к 2015 году потребовало уже больших ресурсов, как человеческих, так и технологических, поэтому теперь в научном эксперименте участвовали почти все научно-исследовательские центры России, специализирующиеся на сверхпроводниковых квантовых устройствах.

«Сейчас можно с уверенностью говорить, что в России накопилась критическая масса — научные центры, оборудование, технологии, ученые и разработки — которая позволит на мировом уровне конкурировать с ведущими научными центрами, в том числе и в создании квантовых компьютеров, — прокомментировал это уникальное для российской науки событие руководитель лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС», профессор Технологического института Карлсруэ Алексей Устинов. — И НИТУ «МИСиС», несомненно, является значимой частью этой научной среды: в России существуют пока всего четыре лаборатории, вместе с нашей, способные проводить эксперименты с кубитами, и еще у нас одна из лучших научных команд».

Ученые ожидают, что квантовые компьютеры смогут совершить революцию в мире вычислительной техники — они смогут превзойти по скорости вычисления все самые мощные современные суперкомпьютеры. Но пока нет единого мнения относительно того, сколько времени понадобиться на его создание — по оптимистичным прогнозам, первый образец можно ждать через 5–10 лет.

Профессор Алексей Устинов

Руководитель лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС», член научного совета Российского квантового центра, заведующий кафедрой и лабораторией экспериментальной физики Технологического университета Карлсруэ, Германия. Удостоен престижной награды — «Stephanos Pnevmatikos Award» — международной премии за исследования нелинейных явлений в физике, которая дается раз в два года выдающимся ученым моложе 40 лет. В 2011 году стал победителем конкурса научных мегагрантов Правительства РФ.

Область научных интересов — физика низких температур, сверхпроводимость, сверхпроводниковая электроника, квантовая когерентность, кубиты, реализация квантового компьютера, физика нано-структур, наноэлектроника. Автор свыше 350 научных работ в международных рецензируемых научных журналах. H-индекс — 33, индекс цитирования — 4 100.

Профессор Алексей Устинов