Микроэлектроника: Интегральная сверхпроводящая квантовая память - прототипы испытали в Бауманке

MForum.ru

Микроэлектроника: Интегральная сверхпроводящая квантовая память - прототипы испытали в Бауманке

04.03.2026, MForum.ru


Ученые кластера Квантум Парк МГТУ им. Н.Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова» разработали устройство управляемой квантовой памяти с сохранением формы входного микроволнового импульса и доступом к нему по требованию. Как утверждают ученые, эффективность превышает 57%, что существенно превосходит ранее опубликованные мировые результаты (21% в США, 12% в Китае).

Для реализации доступа по требованию разработана новая архитектура кристалла квантовой памяти с управляемыми элементами связи – активного «ключа» – отличающаяся масштабируемостью и возможностью интеграции на чипе со сверхпроводниковыми кубитами для создания распределенных гибридных систем обработки информации с квантовыми сопроцессорами.

Разработанное устройство – важнейший компонент будущих квантовых сенсоров для сверхчувствительного детектирования малозаметных объектов и реализации перспективных методов квантовой коррекции ошибок.

Создание интегральной квантовой памяти для микроволновых фотонов, совместимой с архитектурой сверхпроводниковых кубитов, – стратегическая задача мирового уровня и одновременно сложнейший научный и инженерный вызов. Использование квантовой памяти облегчит реализацию продвинутых алгоритмов коррекции ошибок, создание распределенных квантовых систем путем повышения связности кубитов и разработку квантовых сенсоров нового поколения, способных регистрировать объекты с беспрецедентной точностью. До настоящего времени все существующие прототипы страдали от низкой эффективности, сложного управления и существенных потерь сигнала, вносимых самими управляющими элементами.

 

Управляемая квантовая память: всё дело в «ключе»

Работа устройства основана на принципе фотонного/спинового эха. Квантовая память представляет собой чип с системой высокодобротных резонаторов, в которых хранится микроволновый импульс заданной формы. Инновация устройства заключается в использовании уникального активного связующего элемента на базе джозефсоновского перехода. Он выполняет роль активного «ключа», который может быстро соединять память с внешним миром (входной линией) или полностью изолировать ее на этапе хранения импульса.

 

 Интегральный чип квантовой памяти, разработанной и изготовленной в НОЦ ФМН, фото - пресс-службы МГТУ

 

 

Интегральный чип квантовой памяти, разработанной и изготовленной в НОЦ ФМН, фото - пресс-службы МГТУ
 

 

Отклик устройства квантовой памяти с циклом хранения 1,51 мкс и характерным временем затухания эффективности 11,44 мкс

 

Принцип действия устройства:

Запись

этап записи основан на согласованном поглощении микроволнового импульса системой резонаторов. Благодаря точному подбору параметров системы, каждая частотная составляющая сверхслабого сигнала (с энергией на уровне одиночного фотона) направляется в соответствующий резонатор.

Хранение

активный «ключ» «закрывается», полностью изолируя квантовую память от внешней среды – необходимое условие для высокоэффективного хранения квантовой информации.

Считывание по требованию

по требованию пользователя отправляется пакет управляющих сигналов наносекундной длительности, «ключ» открывается. Спектральные компоненты, ранее распределенные по резонаторам, собираются воедино, формируя сдвинутую во времени копию входного сигнала.

«В нашем устройстве частоты входного импульса расходятся по системе резонаторов, словно ноты оркестра по своим партиям, и замирают в ожидании. Циклический характер памяти продиктован необходимостью поддерживать фазовые соотношения – информация удерживается внутри устройства до тех пор, пока по запросу пользователя не высвобождается точная, но задержанная во времени копия входного импульса. Мы фактически научились останавливать, хранить и отпускать микроволновые фотоны по команде», – сказал Алексей Матанин, младший научный сотрудник кластера Квантум Парк.

В ходе экспериментов квантовая память продемонстрировала цикл хранения 1,51 мкс, т.е. эффективную частоту памяти в 662 кГц – это лучшие показатели в мире.

 

 Визуализация работы чипа памяти, подготовка - пресс-служба МГТУ

 

«Созданная нами квантовая память демонстрирует рекордные параметры, что является серьёзным достижением в решении одной из самых сложных задач квантовой инженерии. Наше устройство может стать той самой “квантовой оперативкой”, которой не хватало для ускорения развития квантовых вычислений и сенсорики», – отметил Михаил Гордин, ректор МГТУ им. Н.Э. Баумана.

 

В чем особенности разработанного решения

Ученые отмечают высокую точность операции хранения – на разработанном устройстве достигнут показатель 57,5%, что в несколько раз превосходит результаты мировых аналогов для решений на чипе (21% у Stanford University, 12% у Tsinghua University). Кроме того, конструкция требует минимального числа управляющих элементов: для работы необходима всего одна дополнительная линия управления, что упрощает интеграцию устройства и снижает уровень шума.

Очень важно, что на этапе хранения нет потерь. В отличие от других архитектур, активный «ключ» в выключенном состоянии не вносит дополнительных потерь в систему хранения, что снимает одно из главных ограничений

«Долгое время потери при передаче и хранении микроволновых фотонов были непреодолимым барьером. Впервые в мире мы смогли обойти фундаментальные ограничения, минимизировав влияние управляющих элементов на хранение квантовой информации. В результате получили устройство, теоретическая эффективность которого не ограничена и потенциально может достигать 100%. Это крайне важно, поскольку эффективность предложенных в мире архитектур квантовой памяти значительно ограничена даже в теории», – подчеркнул Илья Родионов, руководитель кластера Квантум Парк МГТУ им. Н.Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова».

Архитектура квантовой памяти совместной разработки МГТУ и ВНИИА конструктивно и технологически совместима со сверхпроводниковыми кубитами – ведущей платформой для квантовых вычислений, что открывает путь к интеграции памяти в реальные квантовые процессоры для квантовой коррекции ошибок.

DOI: 10.1103/m9qc-ppk3 | Physica l Review Letters

||

--

теги: микроэлектроника квантовая память научные исследования МГТУ ВНИИА квантовые компьютеры сверхпроводящие

--

© Алексей Бойко, MForum.ru


Публикации по теме:

03.03. [Новости компаний] Микроэлектроника: В Сибири изучают возможности создания элементов памяти на квантовых точках / MForum.ru

11.01. [Новости компаний] Горизонты технологий: Учёные МФТИ открыли путь к лазерам на алмазах / MForum.ru

02.01. [Новости компаний] Горизонты технологий: AQFP – сверхпроводящая логика, еще один вектор развития полупроводниковых технологий / MForum.ru

Обсуждение (открыть в отдельном окне)

В форуме нет сообщений.

Новое сообщение:
Complete in 1 ms, lookup=0 ms, find=1 ms

Последние сообщения в форумах

Все форумы »



Поиск по сайту:

Подписка:

Подписаться
Отписаться


Новости

04.03. [Новинки] Слухи: Honor 600 Lite полностью раскрыт до анонса / MForum.ru

04.03. [Новинки] MWC 2026: TECNO представляет OneLeap, MEGAPAD 2, Watch GT 1S и FreeHear 2 / MForum.ru

04.03. [Новинки] Анонсы: Рикор представил два смартфона для российского потребительского рынка / MForum.ru

04.03. [Новинки] Анонсы: Oppo A6s Pro получил 50-мегапиксельнцю ультраширокоугольную селфи-камеру / MForum.ru

03.03. [Новинки] Анонсы: Tecno Camon 50 Ultra 5G — 144 Гц, двойные 50-мегапиксельные камеры, батарея 6500 мАч и защита IP69K / MForum.ru

03.03. [Новинки] Слухи: Samsung готовит 200-мегапиксельный сенсор ISOCELL HPA с размером 1/1.12 дюйма и технологией LOFIC / MForum.ru

02.03. [Новинки] Анонсы: Apple представила iPhone 17e — A19, 256 ГБ базовой памяти и MagSafe за 600 долларов / MForum.ru

02.03. [Новинки] MWC 2026: Honor Magic V6 — первый в мире складной смартфон с защитой IP68/IP69, Snapdragon 8 Elite Gen 5 и батареей 6660 мАч / MForum.ru

02.03. [Новинки] Анонсы: Honor MagicPad 4 — первый в мире планшет на Snapdragon 8 Gen 5 / MForum.ru

02.03. [Новинки] Анонсы: Redmi A7 Pro 4G появился в Индонезии — 120 Гц, батарея 6000 мАч и яркий дизайн за $90 / MForum.ru

27.02. [Новинки] Анонсы: Samsung Galaxy S26 Ultra — приватный дисплей, быстрая зарядка 60 Вт и светосильная камера / MForum.ru

27.02. [Новинки] Анонсы: Samsung Galaxy S26 и S26+ — ставка на софт и минимальные аппаратные изменения / MForum.ru

26.02. [Новинки] MWC 2026: TECNO покажет самый тонкий смартфон с отстегивающимися модулями / Mforum.ru

26.02. [Новинки] Анонсы: Infinix Smart 20 получил экран 120 Гц, Helio G81 Ultimate и IP64 / MForum.ru

26.02. [Новинки] Слухи: Vivo тестирует смартфон с батареей до 12 000 мАч / MForum.ru

25.02. [Новинки] Анонс: iQOO 15R — первый «R» в линейке с компактным корпусом, Snapdragon 8 Gen 5 и батареей 7600 мАч / MForum.ru

25.02. [Новинки] Анонсы: Vivo Y05 получил экран 120 Гц, батарею 6500 мАч и IP65 при цене $109 / MForum.ru

25.02. [Новинки] Слухи: iPhone 18 Pro получит тёмно-красный цвет, а складной iPhone Fold ограничится классикой / MForum.ru

24.02. [Новинки] Анонсы: Motorola Edge 70 Fusion подтверждён на Flipkart — мировой дебют Sony LYT-710, 144 Гц и батарея 7000 мАч / MForum.ru

24.02. [Новинки]  Слухи: Samsung Galaxy A37 и A57 — сертификация IMDA подтверждает скорый анонс / MForum.ru