В рамках российской дорожной карты развития квантовых вычислений ученым удалось обеспечить переход к приоритетной в мире планарной технологии развития квантовых вычислителей на ионной платформе. Это современная технология, которая используется в квантовых вычислениях для удержания и контроля ионов — именно с ней связано увеличение размерности ионных квантовых компьютеров до уровня, необходимого для практического применения «квантов».
Результат показан сразу двумя научными группами Квантового проекта — группой Физического института Академии Наук наук под руководством Ильи Семерикова и группой Квантового центра под руководством Кирилла Лахманского.
В Физическом институте был продемонстрирован захват в планарные ловушки ионов иттербия-171, их перемещение вдоль чипа, однокубитные операции. Также было произведено измерение одной из наиболее значимых характеристик таких чип-устройств — скорости нагрева ионов. В Квантовом центре работа велась с ионами кальция: был продемонстрирован захват частиц, перемещение ионов и однокубитные операции.
В практическом разрезе овладение планарной технологией означает качественный шаг в продвижении к промышленным ионным квантовым вычислителям, способным решать полезные индустриальные задачи, и приближает перспективу внедрения квантовых вычислений в решение производственных задач различных отраслей промышленности.
Научное значение полученного результата состоит в том, что планарные ловушки позволяют перейти от работы с единой цепочкой ионов к более сложным конфигурациям из нескольких небольших массивов, ионы между которыми можно перемещать. Это позволяет при увеличении количества кубитов избежать усложнения колебательных спектров, индивидуальной адресации и открывает огромное пространство возможностей для развития ионной платформы.
«На сегодняшний день у меня нет сомнений, что дальнейшее развитие ионных квантовых компьютеров связано с переходом к планарным технологиям. Это открывает огромное число путей к совершенствованию платформы: более точные и параллельные операции, больше кубитов, интегрированная фотоника, операции в пределах близких полей. Более того, планарные ловушки являются гораздо более технологичными. Поэтому данный результат очень важен как с научной, так и с практической точек зрения», — рассказал ученый Квантового проекта, старший научный сотрудник Физического института Илья Заливако.
«Переход к планарной технологии является принципиально важным для обеспечения качественно нового уровня нашей работы, без которого невозможно создание сильных квантовых вычислителей. Это только первый шаг: мы планируем развивать эту технологию для того, чтобы войти в гонку за квантовые вычисления на основе планарных технологий и на горизонте до 2030 года достичь уровня лидерских мировых квантовых проектов», — прокомментировал научный результат ученый Квантового проекта, руководитель научной группы Квантового центра Кирилл Лахманский.
Планарные ловушки — это тип электромагнитных ловушек, в которых электроды, генерирующие радиочастотные и постоянные электрические удерживающие поля, располагаются на плоскости (чипе). Они используются в квантовых вычислениях для удержания и контроля ионов. Преимущество планарных ловушек состоит в способности удерживать больше кубитов (более 100), возможности интегрировать оптические элементы для манипулирования и считывания кубитов, возможности создания зон с заданными свойствами для улучшения качества операций независимо от количества кубитов в регистре.
