Само устройство было создано еще в октябре 2024 года за рекордные четыре года (средний показатель продолжительности аналогичных разработок в мире — 15 лет), далее проводили тесты на корректность работы всех его многочисленных взаимосвязанных элементов.

Напомним, за квантовые операции в российском компьютере отвечает цепочка из 25 ионов иттербия (¹⁷¹Yb⁺). Их удерживают лазерами и охлаждают почти до абсолютного нуля. В таком состоянии кубитами управляют посредством лазерных импульсов. Квантовые алгоритмы — это последовательности таких воздействий.

Ионный процессор был применен для решения практически полезных задач — ранее в мире реализовать это никому не удавалось

«На уровне до полусотни кубитов ионные вычислители наиболее совершенные среди квантовых устройств. При их создании одна из самых сложных задач — научиться делать запутывающие операции, для чего нужно заставить кубиты взаимодействовать друг с другом контролируемым образом. Еще один вызов — увеличить число кубитов без потери качества и скорости операций. В ходе тестирования были исследованы ключевые характеристики компьютера: достоверность однокубитных и двухкубитных операций, а также время когерентности — согласованной работы кудитов, до того как их квантовое состояние будет разрушено», — рассказал научный сотрудник ФИАН Илья Заливако.

Кроме того, в процессе испытаний ученые решали задачи, которые в будущем позволят проводить реальные квантовые расчеты, в том числе по алгоритмам Гровера, предполагающим поиск по неупорядоченной базе данных; рассчитывали структуру нескольких молекул и проводили симуляцию ряда динамических систем.

Помимо этого ионный процессор был применен для решения практически полезных задач — ранее в мире реализовать это никому не удавалось. Так, в ходе эксперимента ученые обучили нейросеть сортировать написанные от руки изображения цифр. В будущем такая технология может применяться, к примеру, для быстрого поиска новых эффективных молекул, распознавания лиц, проверки ДНК и для множества других операций. 

По словам директора института академика Николая Колачевского, следующий этап развития системы будет связан с повышением точности операций, изучением новых возможностей использования кудитов (многоуровневых кубитов, кодирующих более двух состояний), а также с освоением подходов к масштабированию устройств и их серийному производству. Несмотря на то что созданный в России квантовый компьютер — это не просто экспериментальный прототип, но полноценная платформа для проведения исследований и решения прикладных задач, полностью к запуску в серию он еще не готов: как минимум потребуется сделать его более компактным и повысить степень его автоматизации.

«Это сделать можно. В мире такие образцы уже существуют. У нас опыт создания компактных устройств подобной сложности тоже есть, — отмечает Илья Заливако. — Но сначала все же нужно в рамках исследовательских установок достигнуть более высоких характеристик, достаточных для решения практически полезных задач. Данная область в последние годы развивается настолько динамично, что через несколько лет наше представление о том, как должны быть устроены квантовые компьютеры, может существенно измениться. Лично мне кажется, что коммерческое использование начнется лет через пять-десять, причем, как и в случае с классическими компьютерами, их широкое применение будет в какой-нибудь неожиданной для нас сейчас области. Вряд ли отцы-основатели классических компьютеров могли представить, глядя на первую ЭВМ, что они будут дома у каждого и дети станут играть на них в игры».

Как считают ученые сегодня, квантовые компьютеры должны найти широкое применение в области создания новых материалов и лекарств, в задачах оптимизации (логистики, распределения нагрузки на электрические сети), криптографии и в фундаментальных научных исследованиях.