Российские учёные создали квантовый процессор, способный выполнять сложную операцию сразу с тремя кубитами с точностью 99,39%. По данным разработчиков, это рекордный показатель в мире для квантовых гейтов данного типа. Главное достижение заключается в том, что операция занимает всего 65 наносекунд и выполняется одним микроволновым импульсом. Такой подход может ускорить работу будущих квантовых компьютеров и снизить количество вычислительных ошибок.

Разработку представили исследователи Университета МИСИС, Российского квантового центра, Института нанотехнологий микроэлектроники РАН и МФТИ. Созданный ими процессор состоит из трёх сверхпроводниковых кубитов-флаксониумов, соединённых через общий трансмонный элемент. Такая архитектура позволяет управлять состоянием сразу трёх кубитов, не разбивая операцию на множество отдельных этапов.

Обычно для выполнения трёхкубитной операции CCZ требуется последовательность из восьми двухкубитных преобразований. Каждое из них занимает время и создаёт дополнительную вероятность ошибки. Российские физики смогли реализовать ту же операцию с помощью одного импульса, благодаря чему удалось сократить число промежуточных действий и добиться высокой точности вычислений.

По оценке исследователей, для достижения сопоставимого результата традиционным способом точность каждой двухкубитной операции должна составлять около 99,94%. Обеспечить такой показатель на сверхпроводниковом оборудовании пока крайне сложно. Новая схема позволяет обойти часть этих ограничений, причём для настройки управляющего импульса используются стандартные методы калибровки.

В перспективе технология может пригодиться при разработке более мощных квантовых процессоров. Учёные планируют адаптировать архитектуру для двумерных схем, позволяющих объединять большее количество кубитов и контролировать нежелательные взаимодействия между ними. Пока речь идёт об экспериментальном трёхкубитном устройстве, однако полученные результаты показывают один из возможных путей повышения точности квантовых вычислений.