Классические компьютеры работают с битами (0 или 1), а квантовые — с кубитами, которые могут быть одновременно и 0, и 1. Увеличивать количество кубитов для повышения вычислительной мощности квантовых машин можно не только наращиванием числа кубитов, но и добавлением им уровней. Такие многоуровневые ячейки называются кудитами. В новом процессоре на основе 26 ионов кальция впервые в России реализованы семиуровневые кудиты — кусепты, каждый из которых может хранить значение от 0 до 6, что резко повышает информационную плотность системы.

Для создания процессора научная группа под руководством Кирилла Лахманского в рамках национального квантового проекта разработала целый комплекс уникальных технологий. Это специализированные лазерные системы, сложная оптическая архитектура, а также усовершенствованные системы управления и программное обеспечение. В ходе испытаний процессор продемонстрировал рекордную для систем такого масштаба точность операций: 99,92% для однокубитных и 96,5% для двухкубитных гейтов.

Как подчеркивает генеральный директор РКЦ Максим Острась, развитие квантового компьютера — это не просто «механическое наращивание числа кубитов». Ключевым был выбранный четыре года назад путь многоуровневой архитектуры (кудитов), который теперь доказал свою эффективность, позволив за короткий срок создать прототип, эквивалентный 72 кубитам, и избежать технологического тупика.

По словам Кирилла Лахманского, главное преимущество процессора на кусептах — это удобство и гибкость масштабирования. Вычислительную мощность можно наращивать как за счет увеличения числа уровней у кудитов, так и за счет добавления новых ионов в систему. Это открывает прямой путь к практическому применению.

В ближайших планах команды — дальнейшее повышение точности вычислений за счет перехода на поверхностные ионные ловушки, которые обеспечат индивидуальный контроль над каждым ионом. Уже в начале следующего года ученые планируют запустить на новом процессоре алгоритм для решения фундаментальной задачи комбинаторной оптимизации (MaxCut), что имеет огромное значение для логистики, проектирования сетей и других отраслей.

Команда специалистов из Китая совершила недавно рывок в гонке квантовых технологий, представив инновационный по ряду показателей фотонный процессор. Новый чип обещает значительно повысить эффективность центров обработки данных ИИ и суперкомпьютеров.