Сверхпроводниковые кубиты и квантовые схемы

Сверхпроводниковые квантовые цепи получили огромный толчок к развитию в последние два десятилетия. Кубиты на сверхпроводниках являются одним из наиболее перспективных базовых элементов квантовых компьютеров. Такие кубиты отличаются хорошей масштабируемостью, высокой временной когерентностью и относительной простотой управления.

Исследования сверхпроводниковых квантовых цепей направлены на масштабируемую архитектуру квантовых процессоров, конструирование квантовых симуляторов и создание квантовых метаматериалов. Ожидается, что маломасштабные квантовые симуляторы специального назначения позволят моделировать сложные системы, например, создавать новые материалы и моделировать электронные структуры разнообразных химических соединений.

Сфера научных интересов нашей группы охватывает диапазон от новых конструкций кубитов и инструментов управления ими до квантовых метаматериалов и квантовых симуляторов. Направления работы включают реализацию квантовых протоколов коррекции ошибок, создание мультикубитных вентилей для повышения скорости и эффективности квантовых вычислений, а также развитие квантовых симуляторов с использованием сверхпроводниковых кубитов.

Важным направлением исследований являются квантовые схемы на основе сверхпроводниковых флаксониевых кубитов. Эти кубиты отличаются от трансмонов наличием дополнительной индуктивности, показывают более высокие времена когерентности и работают на более низких рабочих частотах. На разработанных группой устройствах из флаксониевых кубитов были продемонстрированы однокубитные операции с точностью более 99,97% и двухкубитные операции с точностью более 99,5%.

Еще одним направлением работ является разработка и экспериментальное исследование квантовых метаматериалов на основе сверхпроводниковых кубитов. Группа также предложила схему пятикубитного кода коррекции ошибок на топологии сверхпроводниковых кубитов, состоящая из пяти кубитов-хранителей и пяти вспомогательных кубитов, соединенных в замкнутую цепочку, с возможностью выполнения двухкубитных вентилей между соседними кубитами.

Группа работает в тесном сотрудничестве с МИСИС, МГТУ им. Баумана, МФТИ, МГУ, ИНМЭ и Институтом физики твердого тела РАН.