Научно-методический семинар «Квантовый компьютер и квантовая логика»

29 ноября на академическом семинаре департамента электронной инженерии с докладом "Квантовый компьютер и квантовая логика" выступил доцент департамента А.С. Васенко. В начале лекции было рассказано об истории возникновения современных компьютеров и о постоянной миниатюризации кремниевых транзисторов. Тем не менее эта миниатюризация близка к своему пределу, когда в игру неизбежно вступят квантовые размерные эффекты. Кроме того, ряд важных задач в принципе не может быть решён с помощью традиционных транзисторных компьютеров, например факторизация больших чисел на простые сомножители.

Это привело в настоящее время к взрывному росту интереса к созданию квантового компьютера. А.С. Васенко рассказал о принципе работы квантового компьютера и о кубите - основном элементе квантового процессора. На примерах основных квантовых алгоритмов (Дойча, Шора) было рассказано о преимуществах, которые квантовый компьютер может иметь по сравнению с традиционным. В настоящее время существует много кандидатов на роль кубитов. Тем не менее определился однозначный лидер - сверхпроводящий кубит на базе контакта Джозефсона (эквивалент "транзистора" в квантовом компьютере).

Интересно отметить что ранее классическая джозефсоновская логика была впервые предложена группой Лихарева в СССР в конце 80-х. А.С. Васенко рассказал о достижениях последних лет, о группе Мартиниса в компании Google и о современных 5-9 кубитных процессорах. В том числе о 5-кубитном процессоре IBM, доступном каждому для экспериментов при наличии интернета.

Важную роль в создании квантового процессора играет когерентность кубитов, т.е. их нахождение в едином квантовом состоянии. Однако, существуют квантовые процессоры, в которых собрано более тысячи джозефсоновских кубитов и единое квантовое состояние отсутствует. Такие процессоры не в состоянии выполнить квантовые алгоритмы вроде алгоритма Шора, но тем не менее могут решать многие задачи логистики и оптимизации. Принцип работы таких процессоров получил название принципа квантового отжига и реализован в квантовом компьютере компании D-wave. В заключение А.С. Васенко рассказал об исследованиях кубитов, ведущихся в России и, в том числе, о собственных исследованиях в данной области.