Ученые из Университета МИСИС, Российского квантового центра, Института нанотехнологий микроэлектроники РАН и МФТИ разработали экспериментальный модуль квантового процессора, который выполняет трехкубитную операцию с точностью 99,39%. Для этого ему требуется всего один микроволновый импульс продолжительностью 65 наносекунд.
Операция CCZ — это управляемый фазовый вентиль, который одновременно задействует три кубита. Ее применяют в квантовых алгоритмах и схемах коррекции ошибок, помогающих защищать вычисления от сбоев.
Российская команда использовала другую архитектуру. В модуле три сверхпроводниковых кубита типа флаксониум соединены через общий трансмонный элемент. Он позволяет управлять взаимодействием между кубитами с помощью микроволнового сигнала. В результате всю трехкубитную операцию удалось выполнить одним импульсом, без предварительного разложения на несколько отдельных шагов.
По данным ученых, точность операции составила 99,39%. Для получения сопоставимого результата при традиционной реализации потребовались бы двухкубитные операции с точностью около 99,94% каждая. Таким образом, новая схема позволяет сократить вычислительные затраты и уменьшить число потенциальных источников ошибок.
Ученые считают, что разработанная архитектура подходит для дальнейшего масштабирования. Модуль можно интегрировать в двумерную схему квантового процессора, сохранив механизмы подавления нежелательных взаимодействий между его элементами. Это пока экспериментальный результат, а не готовый масштабный квантовый компьютер, но он демонстрирует перспективность прямого выполнения сложных операций на нескольких кубитах.