В российском квантовом устройстве используется цепочка из 25 ионов иттербия. Их удерживают в ловушке при помощи лазеров и охлаждают почти до абсолютного нуля. В таком состоянии кубиты управляются лазерными импульсами, а выполнение алгоритмов сводится к последовательности таких воздействий.

По словам научного сотрудника ФИАН Ильи Заливако, на уровне до полусотни кубитов именно ионные квантовые вычислители считаются наиболее совершенными. Основные технические вызовы — реализация устойчивых операций квантовой запутанности и увеличение количества кубитов без потери качества. В ходе тестов исследователи проверяли надежность однокубитных и двухкубитных операций, а также измеряли время когерентности.

Особенность российского решения использование куквартов — квантовых систем, где ион может находиться не в двух, а в четырех состояниях. Это позволяет кодировать и обрабатывать больше информации. Для реализации архитектуры на куквартах команда ФИАН разработала ряд решений: метод защиты от декогеренции, улучшенные методы охлаждения ионов и эффективную фильтрацию лазерных шумов.

Во время испытаний ученые использовали задачи с практическим применением: алгоритм Гровера для поиска по неупорядоченной базе данных, расчеты молекулярной структуры и моделирование динамических квантовых систем.

Директор ФИАН, академик РАН Николай Колачевский отметил, что разработанный квантовый компьютер является полноценной исследовательской платформой, а не экспериментальным прототипом. Следующим этапом станет повышение точности операций и времени когерентности, а также дальнейшее изучение куквартовых архитектур.

Кроме того, команда работает над масштабированием и подготовкой устройств к серийному производству. Для создания коммерчески пригодных квантовых устройств необходимо добиться компактности, автоматизации и надежности, чтобы они могли работать без постоянного обслуживания.

Результаты экспериментов опубликованы в журнале «Успехи физических наук».