Решение работает на сверхпроводниковых кубитах-трансмонах, оно сочетает новую архитектуру процессора с управляемой связью между кубитами и специальные управляющие сигналы особой формы — импульсы «летучей мыши», сообщили в пресс-службе вуза.
В 8-кубитном сопроцессоре средняя точность двухкубитных операций составляет 99,26±0,19%, а наиболее эффективные пары кубитов обеспечивают среднюю точность 99,55%, то есть на уровне самых передовых мировых аналогов.
Российские научные коллективы могут получить бесплатный доступ к вычислительной платформе Bauman Octillion. С 1 по 20 августа на облачной платформе квантовых вычислений Bauman Octillion для онлайн-экспериментов доступен 8-кубитный сверхпроводниковый квантовый сопроцессор архитектуры SnowDrop следующего поколения. Используя новую архитектуру чипа и управляющие сигналы специальной формы, разработчики смогли существенно повысить производительность квантового сопроцессора.
Проведённые исследования подтвердили перспективу повышения точности операций выше 99,9%, а успешная стадия альфа-тестирования на 4- и 8-кубитных процессорах — готовность архитектуры к масштабированию, и это важный шаг пути создания практически полезных квантово-классических вычислителей. С 1 августа запустили стадию бета-тестирования на платформе Bauman Octillion.
Для создания масштабируемых квантовых компьютеров, способных выступать в роли сопроцессоров для экзафлопсных вычислительных систем, необходимы одновременно сверхточные двухкубитные логические операции, обеспечивающие взаимодействие между отдельными кубитами, увеличение количества кубитов и их связанности. Именно двухкубитные операции чаще всего становятся источником ошибок: в современных схемах точность ограничена искажениями управляющих импульсов, что препятствует росту производительности квантовых вычислителей.
Такая комбинация позволяет существенно снизить влияние нежелательных взаимодействий между кубитами, повысить устойчивость к низкочастотным шумам благодаря эффекту квантового эха и упростить калибровку оборудования. Кроме того, новый метод сокращает число двухкубитных операций внутри квантовых алгоритмов, что упрощает проведение экспериментов.
«Запрос на разработку более простого универсального метода проведения двухкубитных вентилей мы получили от алгоритмистов ВНИИА. Теперь вместо того, чтобы собирать сложную операцию из нескольких стандартных квантовых операций, мы можем использовать один гибко настраиваемый инструмент. Это позволяет «срезать углы» и выполнять ряд квантовых алгоритмов за гораздо меньшее число операций, что бережёт ресурсы квантового сопроцессора, — рассказал старший научный сотрудник Квантум Парка Никита Смирнов. — Для этого мы предложили использовать специальную систему управляющих команд, поддерживаемых нашей новой архитектурой чипов. Количество операций снизилось, а точность — существенно выросла и остаётся высокой с масштабированием числа кубитов».
Разработанный в Квантум Парке протокол BAT заключается в использовании парных электрических импульсов противоположной полярности, между которыми посылается сверхкороткий корректирующий сигнал. Вместо сложной последовательности команд из стандартного набора операций, BAT позволяет ювелирно запрограммировать произвольную двухкубитную квантовую операцию за один сверхбыстрый промежуточный импульс. При этом стандартные CZ двухкубитные операции, используемые всеми лидирующими производителями квантовых компьютеров, также легко реализуются импульсами «летучей мыши».
Главное преимущество технологии — в сокращении длины квантовых программ при одновременной защите от ошибок, что критично при ограничениях времени жизни современных кубитов. Импульсы идут парами «плюс-минус» и работают по принципу квантового эха: второй импульс мгновенно «затирает» ненужные искажения и низкочастотный шум, оставшиеся от первого. Программа становится компактнее, а вычисления завершаются быстрее, чем квантовые состояния успевают разрушиться под воздействием внешней среды. Название метода складывается в английское слово bat, что переводится как «летучая мышь» и отражает физику процесса через две аналогии: навигация по эхолокации в условиях шума и «плюс-минус» амплитуда как взмахи крыльев.
Эффективность метода подтверждена на 4-кубитном и 8-кубитном сопроцессорах архитектуры SnowDrop. В новом 8-кубитном сопроцессоре средняя точность одновременных однокубитных операций составила 99,929±0,02% при средней точности двухкубитных операций 99,26±0,19% на всех 10 парах связанных кубитов. При этом наиболее эффективные пары кубитов на кристалле обеспечивают среднюю точность двухкубитных операций 99,55%, что соответствует уровню передовых сверхпроводниковых квантовых сопроцессоров в мире.
Численным моделированием для разработанной архитектуры подтверждена возможность повышения точности двухкубитных операций выше уровня 99,9%, что является критичным уровнем ошибок для ряда перспективных квантовых алгоритмов в областях материаловедения, квантовой химии и логистики. Первые серии образцов уже в изготовлении.
«Мы не просто улучшили точность двухкубитных операций, но переосмыслили подход к архитектуре, проектированию и управлению кубитами. Новые решения в архитектуре SnowDrop позволяют реализовать сверхпроводниковые квантовые сопроцессоры — одновременно точные, более простые в калибровке и масштабируемые. Это наш следующий шаг к практически полезным квантово-классическим центрам обработки данных для решения вычислительно сложных задач», — отметил руководитель кластера Квантум Парк МГТУ им. Н.Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА» Илья Родионов.
Теоретические и экспериментальные результаты приняты к публикации в журнале Physical Review Applied (август 2026) и внедрены в аппаратно-программный стек платформы Bauman Octillion. С 1 августа пользователи различных стран смогут протестировать новый 8-кубитный сопроцессор SnowDrop, а также продолжить использование 4-кубитного вычислителя и их эмуляторов через открытый интерфейс платформы.
Для российских научных коллективов это возможность удалённо работать на уникальном оборудовании, которое сложно и дорого воспроизводить в каждой лаборатории. Такой доступ ускоряет открытия, развивает кадровый потенциал и помогает стране сохранять лидерство в квантовых технологиях.
Для доступа к платформе необходимо пройти регистрацию. Услуги предоставляются бесплатно.
Исследования выполнены в рамках стратегического технологического проекта «Экзафлопсные гибридные вычисления (Bauman DeepTech)» программы «Приоритет-2030».
Квантум Парк — уникальный многофункциональный комплекс, специально спроектированный и построенный для решения практических задач на стыке квантовых, фотонных и флюидных технологий. Кластер является частью кампуса МГТУ им. Н.Э. Баумана, построенного в рамках федерального проекта «Создание сети современных кампусов». Данный федеральный проект реализуется в рамках нацпроекта «Молодёжь и дети».
