Выдающееся достижение российских ученых открывает новую эру в развитии квантовых технологий. Специалисты ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова» совместно с командой МГТУ им. Н.Э. Баумана совершили настоящий прорыв, создав инновационную технологию производства квантовых систем на кристалле. Это революционное решение позволяет объединять различные модули квантовых вычислителей на едином чипе. Впечатляющим результатом разработки стал сверхкомпактный широкополосный параметрический криоусилитель, обеспечивающий молниеносное и прецизионное считывание состояний многокубитных квантовых сопроцессоров. Поразительно, но размеры устройства удалось уменьшить более чем в 300 раз по сравнению с предшественником.
Михаил Гордин, возглавляющий МГТУ им. Н.Э. Баумана, с воодушевлением рассказывает о достигнутых результатах: «Наша инновация открывает путь к миниатюризации, масштабированию и интеграции сверхпроводниковых квантовых устройств. За три года напряженной работы мы создали технологию, позволяющую трансформировать макроскопические квантовые приборы в микроскопические и объединять их в единую систему на кристалле. Несмотря на необходимость полностью пересмотреть существующие концепции и многолетние наработки, мы шли вперед. Ведь системы на кристалле многократно повышают точность квантовых алгоритмов, приближая эру практически применимых гибридных квантово-классических вычислителей».
Эффективность этого передового технологического решения блестяще продемонстрирована при разработке нового поколения параметрических усилителей. Уникальная разработка бауманских ученых обеспечивает впечатляющие характеристики: коэффициент усиления превышает 15 дБ при широкой рабочей полосе около 600 МГц, мощность насыщения составляет -107 дБм, а шумовая температура системы достигает всего 350 миликельвин. Эти показатели находятся на уровне лучших мировых достижений.
Новые материалы для квантовой системы на кристалле
Дарья Москалева, научный сотрудник НОЦ ФМН, с энтузиазмом делится особенностями разработки: «Наша технология представляет собой комплексное решение, включающее оригинальные методики проектирования, инновационные материалы с ультранизкими потерями, передовую квантовую элементную базу и методы экспериментальной характеризации при криогенных температурах. Архитектура нашего криоусилителя уникальна – мы используем исключительно микроскопические элементы, такие как плоскопараллельные конденсаторы и планарные катушки индуктивности. Тщательная проработка каждой технологической операции позволила минимизировать диэлектрические потери материала до уровня ведущих мировых лабораторий».
Ключевым достижением новой технологии стало обеспечение ультранизких потерь в плоскопараллельных конденсаторах. Минимизация потерь напрямую влияет на снижение шума параметрического криоусилителя и повышение точности считывания состояний сверхпроводниковых кубитов. Инженеры применили аморфный гидрогенизированный кремний в качестве диэлектрического слоя конденсатора, что обеспечило исключительно низкие диэлектрические потери. Подобными технологическими возможностями сегодня обладают лишь несколько ведущих лабораторий в мире.
Исследования в области создания криогенных широкополосных усилителей проводятся при поддержке Фонда перспективных исследований и Минобрнауки России, включая стратегический проект Bauman DeepTech программы «Приоритет 2030». Разработкой параметрических усилителей активно занимаются ведущие научные коллективы по всему миру, включая команды Google, IBM, университетов Chalmers, Калифорнии, Беркли и Гренобль-Альпы.
Источник: scientificrussia.ru
