В «МИСиСе» собрали первый рабочий прототип квантового компьютера на сверхпроводниках. Система из двух кубитов успешно решила алгоритм Гровера — одну из задач, наглядно иллюстрирующих преимущество квантовых вычислителей над традиционными.

Первый в России прототип квантового компьютера заработал в Московском институте стали и сплавов («МИСиС»). Устройство на двух кубитах выполнило заданный алгоритм, превысив ранее известный предел точности на 3%, подчеркивается в пресс-релизе.

Работы по созданию компьютера ведет группа под руководством Валерия Рязанова, главного научного сотрудника Лаборатории сверхпроводящих метаматериалов университета.

Создатели называют конструкцию с использованием сверхпроводников потенциально более совершенной системой. Альтернатива — кубиты на отдельных атомах (которые могут «потеряться» из-за ничтожно малого размера) и на ионах (их можно выстраивать исключительно линейно, что физически неудобно). В «МИСиСе» кубиты создали из алюминия, они имеют размер в 300 микрон и не теряются. Правда, для их использования всю систему необходимо охладить почти до абсолютного нуля.

В ходе эксперимента двухкубитный квантовый компьютер решал алгоритм Гровера — алгоритм перебора для функции. Квантовый компьютер в идеальном случае может найти правильное значение x в решении этой задачи за одно обращение к функции f (x) с вероятностью 100%.

Однако реальность — другое дело. Самая большая трудность на пути к созданию полезного квантового процессора — ошибки. Шумы сильно искажают результаты вычислений. Так, в ходе первого опыта московский процессор из двух кубитов лишь немного «перешагнул» порог 50%-ной вероятности верного ответа, дойдя до 53%.

«Алгоритм Гровера на двух кубитах — это очень важный шаг на пути к созданию квантового компьютера. Мы не первые в мире, кто продемонстрировал его работу, но здесь идёт речь в первую очередь о технологическом достижении. Мы показали возможность реализации всех необходимых для логических операций для универсального квантового процессора: инициализации, однокубитных и двухкубитных операций и считывания, причем с удовлетворительным для небольших алгоритмов уровнем ошибок», — рассказал один из участников проекта, инженер лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» Илья Беседин.

Ученый также прокомментировал известия о достижении 53-кубитным компьютером Google квантового превосходства :

«Если у нас преодоление „классического“ предела — это всё-таки фундаментальный результат, то результат Google — это уже ближе в практическую сторону: они смогли сформулировать и решить задачу, которую их процессор может выполнить за минуты, а мощный суперкомпьютер проверял неделями».

В МИСиСе также подчеркивают, что даже при этом Google не удалось приблизиться к тому, чтобы квантовый компьютер решал какую-либо практически полезную задачу эффективнее, чем классический. Главная веха на нынешнем этапе — то, что пока теоритические предсказания относительно вычислительного превосходства квантовых компьютеров подтверждаются в ходе экспериментов.