В российской лаборатории впервые удалось создать сверхпроводящий кубит — функциональный элемент квантовых компьютеров (как бит в обычных компьютерах). Над его созданием работала группа исследователей под руководством Олега Астафьева (МФТИ), Алексея Устинова (Российский квантовый центр) и Валерия Рязанова (Институт физики твердого тела РАН), сообщает meduza.io.

По словам Алексея Устинова, теперь Россия может «включиться в мировую гонку построения квантовых компьютеров». В 2013 году российские ученые уже проводили измерение кубита, но сам элемент тогда был произведен в Германии.

Полученный в России кубит создан из петли микронных размеров из типичного металла-проводника, в которой сделаны четыре тонких разрыва по два нанометра каждый (1000 нанометров = 1 микрон). Зазоры заполнены диэлектриком, не проводящим ток.

После того, как вся конструкция охлаждается до температуры, близкой к абсолютному нулю, возникает эффект Джозефсона — через участки с диэлектриками начинает течь сверхпроводящий ток. За ноль в таком кубите принимается незатухающий ток, бегущий по сверхпроводящему кольцу по часовой стрелке, а за единицу — в обратном направлении.

Однако кубит, в отличие от транзисторов обычной электроники, может занимать не только состояния чистого нуля и единицы. После наступления состояния сверхпроводимости направление тока может спонтанно меняться на противоположное с некоторой вероятностью — это явление называется состоянием квантовой суперпозиции. Чтобы описать полное состояние кубита, используется пара комплексных чисел, сумма квадратов которых равна единице