MForum.ru
04.03.2026,
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
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
--
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
27.05. В ТМТ Консалтинг оценили размер и динамику изменений на российском рынке виртуальных АТС
27.05. МегаФон в Тамбовской области - покрытие улучшено в селе Ракша
27.05. MWS Cloud и Ситикард заключили соглашение о сотрудничестве
27.05. Билайн запустил VoLTE в роуминге в США и Вьетнаме
26.05. Билайн отчитался за первый квартал 2026 года
25.05. MWS Cloud и АО РДС заключили соглашение о стратегическом сотрудничестве
25.05. МегаФон в Якутии - голосовая связь запущена на месторождении Вертикальное
25.05. T2 обеспечила покрытие в алмазном карьере вплоть до глубин в 350 метров
25.05. StarLink обеспечит Центральную Азию быстрым интернетом из космоса – для всех желающих
25.05. Билайн в Мордовии нарастил покрытие 4G новыми БС и рефармингом 900 МГц
25.05. От ИИ ожидают кардинальных улучшений работы российской микроэлектроники
27.05. Lava Shark 2 – 6000 мАч, 120 Гц и «ни одного лишнего приложения» за 11 999 рупий
27.05. Раскрыты полные спецификации Samsung Galaxy A27
26.05. Huawei nova 16 представят 1 июня, а Ultra получит АКБ 7000 мАч
26.05. Vivo Y600 Turbo – 9020 мАч, AMOLED 5000 нит и IP69 за 340 долларов
26.05. Oppo A6c добрался до Индии: 7000 мАч, 120 Гц и Unisoc T7250 от $146
25.05. Honor X7e 4G раскрыт ритейлером
25.05. Глобальные цены Xiaomi 17T и 17T Pro утекли в сеть за несколько дней до анонса
25.05. Xiaomi готовит Smart Band 11? Новое устройство прошло сертификацию
22.05. Poco Pad C1 – доступный планшет с экраном 2K 120 Гц и батареей 7600 мАч
22.05. Утечка раскрыла параметры HMD Thunder Pro – 50 МП с OIS, OLED 90 Гц и 6000 мАч
22.05. HMD Vibe 2 5G – 6000 мАч, 120 Гц и Android 16 от $115
21.05. iQOO 15T – Dimensity 9500 Monster, 8000 мАч, 200 МП и 144 Гц от $558
21.05. Itel A100 Pro дизайн в стиле iPhone 17 Pro за $95 и с Android Go
21.05. Infinix Hot 70 – получит термохромный дизайн и RGB-подсветка
20.05. Moto G37 и G37 Power – Dimensity 6400, 7000 мАч и Android 16 от 145 долларов
20.05. Motorola Edge (2026) получит плоский дизайн вместо изогнутого
20.05. Дизайн Samsung Galaxy A27 показался на рендерах производителей чехлов
19.05. RedMagic 11S Pro и Pro+ получили разогнанный чип, 8000 мАч, вентилятор и IPX8
19.05. Realme 16T с 8000 мАч, IP69 представят 22 мая
19.05. OnePlus Ace 7 – экран 240 Гц, батарея 9000 мАч и охлаждение с вентилятором?