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 1 ms, lookup=0 ms, find=1 ms

Последние сообщения в форумах

Все форумы »



Поиск по сайту:


Колонка редактора

24.03. Норвежский стартап Lace Lithography привлек $40 млн на литографию с атомарным разрешением

24.03. Билайн в Санкт-Петербурге - мобильный интернет оператора в метро признан лучшим по оценкам DMTEL

24.03. Билайн бизнес сообщает о расширении возможностей связи для предпринимателей

24.03. Кризис расползается по цепочке поставок

24.03. TSMC наращивает мощности в США, спрос на чипы высок, а выручка в 2026 году может вырасти на 30%

24.03. МТС в Приморском крае организовал новый трансграничный переход интернет-трафика с China Mobile

24.03. Практика российских бигтехов – только 7-10% пилотных ИИ-проектов 2025 года дошли до полноценного внедрения

24.03. Запущены первые 16 спутников БЮРО 1440

23.03. В России могут начать работы над литографом для техпроцесса 90 нм в 2026 году

23.03. Samsung Electronics вложит рекордные 110 трлн вон

23.03. МТС разместила биржевые облигации серии 002P-17 на 10 млрд

23.03. Билайн в Нижегородской области - покрытие 4G расширено в столице и в сельских населенных пунктах

23.03. Бельгийская imec получила в свое распоряжение ASML High NA EUV

23.03. МегаФон в Татарстане - сеть LTE в Казани получила дополнительные частоты

23.03. Минпромторг планирует ужесточить критерии локализации производства печатных плат – к чему это может привести

Все статьи >>


Новости

24.03. Huawei Enjoy 90 Plus и Enjoy 90 – Kirin 8000, батареи 6620 мАч и доступные цены

24.03. Huawei Enjoy 90 Pro Max – Kirin 8000, батарея 8500 мАч и экран 120 Гц за 250 долларов

23.03. Redmi 15A 5G – 6300 мАч и 120 Гц за «реальные деньги»

23.03. Xiaomi 17T и 17T Pro засветились в IMDA

20.03. Lenovo представила компактный Y700 с двумя USB-C и большие Xiaoxin Pro

20.03. iQOO Z11 с батареей 9020 мАч и экраном 165 Гц представят 26 марта

19.03. Ulefone RugKing 5 Pro – 20 000 мАч, 1202 светодиода и ночное видение за 270 долларов

19.03. Oppo A6s 5G – 80-ваттная зарядка и IP69 за 18 999 рупий

19.03. FOSSiBOT F116 Pro – компактный защищенный смартфон с креплением для экшн-камеры

18.03. Samsung Galaxy M17e 5G – ребрендинг A07 с батареей 6000 мАч за 140 долларов

18.03. Oppo Watch X3 – титан, сапфир и мониторинг глюкозы

18.03. Oppo Find N6 появился на глобальном рынке

17.03. Представлен Vivo Y51 Pro 5G с батареей 7200 мАч и защитой IP69

17.03. iQOO Z11x 5G – батарея 7200 мАч и мощный чип за 205 долларов

17.03. Realme C100 5G с экраном 144 Гц и АКБ 7000 мАч засветился у европейского ритейлера

16.03. Представлен Lava Bold 2 5G с плоским экраном, чистым Android и демократичной ценой

16.03. Раскрыты характеристики Oppo Pad 5 Pro – мощный планшет с батареей 13 000 мАч

16.03. Nubia набирает тестировщиков OpenClaw AI на Z80 Ultra

13.03. Представлен Motorola Edge 70 Fusion+ с улучшенной камерой

13.03. Energizer P30K Apex, смартфон с батареей 30 000 мАч, ожидается в июне