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:

02.08.2026. AT&T сократила час вычислений до 15 секунд с помощью квантового компьютера D-Wave – американский оператор задействовал квантовые вычисления для решения сложных задач

27.07.2026. Американские исследователи объединили на одном фотонном чипе несколько функций по работе с терагерцевыми технологиями

08.05.2026. Кремниевые осцилляторы вместо кубитов - корейский путь к сверхбыстрым вычислениям

24.04.2026. Cisco представила универсальный квантовый коммутатор для будущего квантового интернета

12.03.2026. UMC и HyperLight объединили усилия для массового производства чиплетов на основе TFLN

12.03.2026. IBM и Lam Research объединяют усилия для разработки логики суб-1 нм

03.03.2026. В Сибири изучают возможности создания элементов памяти на квантовых точках

11.01.2026. Учёные МФТИ открыли путь к лазерам на алмазах

02.01.2026. AQFP – сверхпроводящая логика, еще один вектор развития полупроводниковых технологий



Поиск по сайту:


Колонка редактора

22.10. Samsung Electro-Mechanics получила инвестиции в размере $2,8 млрд от американских производителей электроники

22.10. Компания Texas Instruments прогнозирует выручку за 4q2026 выше ожиданий аналитиков

22.10. Samsung и SK Hynix модернизируют свои предприятия в Китае

22.10. «Аквариус» выходит на рынок Wi-Fi оборудования и ПО корпоративных беспроводных сетей

22.10. Speedcast и Soya IT Marine Solutions успешно завершили масштабную модернизацию цифровой связи на 41 судне типа RoRo

22.10. РКН поделилось данными о числе РЭС 5G в России

22.10. МТС отмечает рост спроса на видеонаблюдение на Ставрополье

22.10. МТС усилила сеть в Шимановске Амурской области

22.10. НИИМА «Прогресс» подал иск к Минпромторгу

21.10. Билайн и Binrobi предложат абонентам услуги связи, не требующие платежей

21.10. SpaceX показала улучшение финансовых показателей и готовится к запуску услуг D2D в начале 2028 года

21.10. T2 перевел в режим поддержки 5G 4093 объекта – данные РКН

21.10. Xona делает шаг к собственной навигационной сети: шесть спутников Pulsar выведены на LEO орбиту

21.10. МТС начала предоставлять услуги 5G 2100 МГц в отдельных районах Иркутска

21.10. Представители отрасли предлагают "откатить" ужесточение параллельного импорта

Все статьи >>


Новости

22.10. iPhone 18 получит новый дизайн камеры

22.10. Redmi Band 4 представлен в Китае – 21 день автономности и 5ATM за 169 юаней

22.10. Появились данные о Huawei Mate X8 – запуск в ноябре и новый чип Kirin

21.10. Coolpad Cool X Wide – первый широкоформатный смартфон бренда

21.10. Утечка об Oppo Reno X указывает на батарею 8000 мАч и двойную 200-МП камеру

21.10. Doogee Note60 W – широкоформатный смартфон в стиле Huawei Pura X View

20.10. HMD Vibe 2 Max раскрыт в утечке: 108 МП, 120 Гц и батарея 6000 мАч

20.10. Redmi K100 с батареей 10 000 мАч и Snapdragon 8 Elite выйдет 28 октября

20.10. Samsung Galaxy F70 5G с Exynos 1330 и 120 Гц оценен за 19 999 рупий

20.10. Apple работает над новым iPad mini – в базе регулятора появился чехол Smart Folio

19.10. Раскрыта емкость батареи Moto G47 Power

19.10. Tecno представила Spark 50s и Spark 50C – две новые модели с 120 Гц

19.10. OnePlus Ace 7 и Ace 7 Pro получат 200-МП камеры и перископ

19.10. Samsung может вернуть Exynos 2700 в Galaxy S27 Ultra из-за перегрева Snapdragon

16.10. Появились первые утечки о камерах Samsung Galaxy A58

16.10. HMD планирует уйти с некоторых рынков и сократить глобальное производство

16.10. Samsung начинает распространять обновление One UI 9 для Galaxy A27 и A37

16.10. Раскрыты подробности о 2K 185 Гц дисплее и игровых функциях iQOO Neo12

15.10. itel City 300 5G – 5G-смартфон с экраном 120 Гц за 14 999 рупий

15.10. Раскрыт список совместимых устройств и график обновления до Nothing OS 5.0