Ученые Российского квантового центра, МФТИ, МИСиС и Института твердого тела РАН создали первый в России сверхпроводящий кубит. Это основной элемент будущих квантовых компьютеров, которые сулят революцию в вычислительной технике, по скорости и производительности превзойдут самые мощные современные суперкомпьютеры. Кроме того, для квантовых компьютеров не существует тайны информации. Они смогут расшифровать любые секретные коды, в том числе и потенциальных противников.

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.