Ученые создали прототипы оптических чипов для квантовых симуляторов

ТАСС, 30 декабря. Российские исследователи разработали технологию для создания оптических чипов для квантовых компьютеров. За счет размеров и возможности перепрограммирования они могут сделать работу квантовых симуляторов эффективнее. Об этом пишет пресс-служба Центра компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ) "Центр квантовых технологий" на базе МГУ им. Ломоносова.

Квантовыми компьютерами называют вычислительные устройства, в основе работы которых лежат принципы квантовой механики. В отличие от обычных компьютеров, в которых для передачи и обработки данных используются биты – единицы информации, которые содержат либо 1, либо 0, квантовые компьютеры оперируют кубитами – ячейками памяти и примитивными вычислительными модулями, которые могут хранить в себе одновременно и ноль, и единицу. Благодаря этому квантовые компьютеры могут обрабатывать большие объемы информации во много раз быстрее обычных – даже если это суперкомпьютеры с огромными вычислительными мощностями.

Полноценных квантовых компьютеров ученые пока не создали. Сейчас существуют только их прототипы – например, в 2017 году физик из Гарвардского университета Михаил Лукин рассказал о создании 51-кубитного прототипа, а компания Google в 2019-м году – о 53-кубитном прототипе под названием Sycamore, в начале декабря 2020 года китайские ученые создали фотонный квантовый компьютер "Цзю Чжан".

Перед тем, как создавать прототип квантового компьютера, ученые собирают симулятор – программный комплекс, на котором можно протестировать алгоритмы работы квантовых схем. Авторы нового исследования создали образцы оптических чипов, которые нужны для работы линейно-оптического квантового симулятора, разрабатываемого в МГУ. Ученые уже сделали несколько тестовых прототипов этих устройств.

Чипы ученые создали с помощью электронной литографии в слое нитрида кремния. В каждом из них находится оптический волновод – своеобразный "проводник" для света. "Использование таких устройств позволяет миниатюризировать оптические схемы не только в квантовом компьютере, но и в иных оптических устройствах, используемых, в частности, в высокоскоростных оптических сетях", – пояснил Центр компетенций НТИ.

Разработчики – сотрудники Центра квантовых технологий МГУ им. Ломоносова и научно-образовательного центра функциональных микро- и наносистем МГТУ им. Баумана – надеются, что в будущем такие устройства могут заменить более громоздкие оптические схемы, используемые в квантовых системах. Новые чипы также можно перепрограммировать, благодаря чему их можно использовать их для решения разных вычислительных задач.