В чем принципиальное отличие квантового компьютера от традиционного? Они работают по разным законам. Современный - по законам классической механики Ньютона, квантовый - по законам квантовой механики, созданной целой когортой лауреатов Нобелевской премии, в частности, Эйнштейном, Дираком, Планком, Бором. В классическом компьютере единицей информации является Бит, который может принимать значение 1 или 0. Бит реализован в простом транзисторном переключателе, у которого два положения 0 и 1. Из сотен тысяч таких "рубильников" собираются процессор, память и контроллеры. Их можно переключать со скоростью несколько миллиардов раз в секунду. Однако размеры современных транзисторов уже настолько малы, что производительность не удается существенно поднять из-за нежелательных квантовых эффектов.
Квантовые компьютеры способны кардинально изменить ситуацию. Минимальная единица информации в нем и есть кубит. В отличие от классического переключателя, который может находиться только в одном из состояний, кубит, благодаря законам квантовой физики, "живет" сразу в двух состояниях 0 и 1. В результате вместо традиционных двух битов в квантовом компьютере действия будут проводиться над суперпозицией уже четырех состояний 00, 01, 10 и 11. Отсюда и его преимущество в скорости и мощности вычислений.
Но это в теории компьютер из нескольких тысяч кубитов может легко превзойти любой современный суперкомпьютер. А пока сложнейшей задачей является само создание этого главного элемента машины. До сих пор российские ученые работали с кубитом, который был изготовлен в Германии. И вот теперь у нас есть собственная ячейка для хранения информации.
Это настоящий прорыв отечественных ученых. По сути, создан искусственный атом. У него, как и у природного электроны переходят с одного энергетического уровня на другой, излучая фотоны. Каждый уровень - информационное состояние, которое можно использовать в вычислениях.
- Кубит - это кольцо размером один микрон с множеством нанометровых разрезов, - сказал корреспонденту "РГ" сотрудник МИСиС Кирилл Шульга. - Такое сложнейшее инженерное сооружение создается с помощью высоких технологий, в частности, фотолитографии и электронной литографии. Одна рисует часть схемы светом, другая электронами.
Столь ювелирную работу можно выполнить только с помощью уникальной техники, которая сегодня имеется в разных научных организациях России. Именно поэтому у российского кубита несколько отцов.
- Этот вычислительный инструмент позволит достичь научных результатов, которые пока не получал никто в мире", - отметил руководитель научный группы из МФТИ Олег Астафьев. А, по мнению профессора Технологического института Карлсруэ и руководителя лаборатории в МИСиС Алексея Устинова, эта работа свидетельствует, что в России теперь есть технологии и команды ученых, которые могут включиться в мировую гонку построения квантовых компьютеров.