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:

12.03. UMC и HyperLight объединили усилия для массового производства чиплетов на основе TFLN

12.03. IBM и Lam Research объединяют усилия для разработки логики суб-1 нм

03.03. В Сибири изучают возможности создания элементов памяти на квантовых точках

11.01. Учёные МФТИ открыли путь к лазерам на алмазах

02.01. AQFP – сверхпроводящая логика, еще один вектор развития полупроводниковых технологий

Обсуждение (открыть в отдельном окне)

В форуме нет сообщений.

Новое сообщение:
Complete in 2 ms, lookup=0 ms, find=2 ms

Последние сообщения в форумах

Все форумы »



Поиск по сайту:


Колонка редактора

07.05. OpenAI завершила формирование совместного предприятия DeployCo с группой фондов прямых инвестиций

07.05. МТС запустил переводы для физлиц на кошельки WeChat Pay без комиссии

07.05. Билайн в Удмуртской республике - покрытие 4G обеспечено indoor-оборудованием в 4 ТЦ Ижевска

07.05. Росэл сообщает о начале серийного производства новой модификации отечественных светочувствительных КМОП-матриц с разрешением 4К

07.05. "Минцифры сообщает об отсутствии планов по отключению и ограничению мобильного интернета в Москве 7-8 мая"

07.05. МТС в Якутии - сеть LTE усилена в районе строительства Ленского моста

06.05. Индия дозрела до собственной низкоорбитальной группировки

06.05. В Аналитическом центре GS Group оценили российский рынок ноутбуков и мониторов в 1q2026

06.05. Мировой рынок полупроводников в 2025 году вырос на 26% до $796 млрд

06.05. T2 импортзаместила решение PCRF разработкой Bercut

06.05. Билайн в Костромской области - покрытие 4G расширено в семи деревнях

06.05. Сеть 4G МегаФон запущена с использованием нового оборудования в селе Берт-Даг в Тыве

06.05. МТС в Магаданской области - indoor-покрытие LTE развернуто в аэропорту Магадана

05.05. Спутниковая связь с низкой орбиты - дайджест

05.05. SEMI сообщает о росте мировых поставок кремниевых пластин на 13% в годовом исчислении в 1q2026

Все статьи >>


Новости

07.05. Honor Play 11 Plus – 7000 мАч, 120 Гц AMOLED и Dimensity 6500 Elite за $320

07.05. Honor Play 70C – Helio G81 Ultra, 5300 мАч и Android 15 за $90

06.05. Honor Play 80 Plus – 7500 мАч, Snapdragon 4 Gen 4 и AI-кнопка за $249

06.05. Samsung Galaxy S27 Ultra получит переменную диафрагму в основной камере?

06.05. Samsung Galaxy A27 – круглый вырез камеры, Snapdragon 6 Gen 3 и 12 МП фронталка

05.05. Xiaomi Smart Band 10 Pro – 1.74" AMOLED, алюминиевый корпус и 21 день работы

05.05. iQOO 15T – 200 МП камера, 8000 мАч, 100 Вт и Dimensity 9500

05.05. Lenovo Legion Y70 (2026) – 2K-экран, 8000 мАч и SD 8 Gen 5

04.05. 7 мая представят Huawei Nova 15 Max – 8500 мАч, 50 МП RYYB и AMOLED

04.05. Moto G47 – 108 МП камера, FHD+ 120 Гц, Dimensity 6300 и защита MIL-STD-810H

04.05. iPhone Pro (2027) –изогнутый с 4-х сторон экран и подэкранная камера?

30.04. Tecno Spark 50 Pro 5G – Helio G100 Ultimate, 60 Вт и дизайн от Pova Curve 2

30.04. Официальные рендеры Moto G87 раскрывают 200 МП камеру, OLED-экран и дизайн как у G86

29.04. Poco C81 Pro – 6.9" 120 Гц, 6000 мАч и Unisoc T7250 за $99

29.04. Vivo TWS 5i – 50 часов работы, DeepX 3.0 и Bluetooth 5.4 за 17 долларов

29.04. Vivo Y600 Pro получил АКБ 10 200 мАч с зарядкой 90 Вт и IP69 при толщине 8.25 мм

29.04. Vivo Y600 Pro получил АКБ 10 200 мАч с зарядкой 90 Вт и IP69 при толщине 8.25 мм

28.04. Huawei Mate XT 2 – тройной складной смартфон с Kirin 9050 Pro и батареей 6000+ мАч

28.04. Geekbench раскрыл детали о Xiaomi 17T – Dimensity 8500, 12 ГБ RAM и Android 16

28.04. Vivo Y500s – 7200 мАч, IP68/IP69 и 50 МП камера за 265 долларов