Квантовый компьютер уже давно на слуху. Почти как Большой адронный коллайдер. И понятно, почему. Он способен вести расчеты в сотни раз быстрее, чем самые мощные современные машины. Это открывает фантастические возможности, скажем, в криптографии. Сегодня даже самые мощные компьютеры, с их квадриллионами операций в секунду, не в состоянии "расколоть" обычную кредитную карту: разложить число в сотни цифр на два простых сомножителя. Чтобы решить эту задачу, машине потребуется больше времени, чем возраст Вселенной (15 миллиардов лет).
А квантовому компьютеру такая задача вполне по зубам. Так, во всяком случае, утверждает теория. Вообще он сулит прорывы в самых разных сферах. Например, будет почти со 100-процентной точностью предсказывать погоду за месяцы вперед. Сегодня этот срок - 2-3 дня. Словом, дело за малым: сделать эти удивительные "счеты". Задача столь заманчивая, что ведущие страны выделяют под нее огромные суммы. Но и невероятно сложная. Включилась в эту гонку и Россия. Группой ученых Национального исследовательского технологического университета "МИСиС" и Российского квантового центра во главе с профессором Алексеем Устиновым создан и испытан сверхпроводящий кубит - сердце квантового компьютера.
- Это основной элемент хранения и обработки квантовой информации, - объясняет Устинов. - Если в обычном кремниевом транзисторе она представлена в двух вариантах - 0 и 1, то в кубите их число практически бесконечно. Отсюда и фантастические возможности квантового компьютера.
На первый взгляд в этом кубите нет ничего особенного - маленькое плоское алюминиевое кольцо. Вся хитрость видна только в сильнейший микроскоп: в кольце сделаны разрывы шириной 2-3 нанометра. Но это еще не все. В обычном состоянии кубит мало на что способен. Чтобы он превратился в математического гения, его надо перевести в квантовое состояние. Как? В первую очередь сделать сверхпроводящим, охладив до температуры почти абсолютного нуля. Правда, кубиты "живут" в квантовом мире лишь микросекунды, а затем спешат вернуться в обычное "заурядное" состояние. Но и за этот миг кубит успевает просчитать сотни операций. Задача ученых понятна: надо вновь и вновь загонять кубит в квантовый мир, заставляя вести счет в сверхбыстром режиме.
- Нам удалось, во-первых, сделать кубит-долгожитель, "возрастом" около микросекунды, во-вторых, увидеть его квантовое состояние, - говорит Алексей Устинов. Этот результат выдвигает Россию с число мировых лидеров, которые ведут разработки квантовых компьютеров. Исследования проводились в лаборатории, которую создал в НИТУ "МИСиС" член научного совета Российского квантового центра и профессор Технологического университета Карлсруэ в Германии Алексей Устинов. Он выиграл мегагрант в пять миллионов долларов в конкурсе, объявленном минобрнауки. Новая лаборатория теперь оснащена самым современным оборудованием, что и позволило проводить уникальные эксперименты.