Российские учёные создали прототип квантовой памяти с рекордной эффективностью

Эффективность хранения достигла пятидесяти семи целых пяти десятых процента при времени хранения одна целая пятьдесят одна сотая микросекунды. Результаты опубликованы в авторитетном научном издании.
Обзор технических характеристик и перспектив применения отечественной разработки.

Российские учёные совершили прорыв в области квантовых технологий, создав прототип квантовой памяти, который по ключевым параметрам значительно превосходит лучшие мировые аналоги. Разработка стала результатом совместной работы специалистов Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана, кластер Квантум Парк, и Всероссийского научно-исследовательского института автоматики имени Н. Л. Духова, входящего в государственную корпорацию Росатом. Результаты исследований были опубликованы в авторитетном научном журнале Физикал Ревью Леттерс. Созданный прототип представляет собой управляемую квантовую память, задачу которой составляют остановка, хранение и выдача по команде микроволновых фотонов с сохранением формы исходного сигнала. Это критически важный компонент для развития полноценных квантовых вычислительных систем.

Принцип работы устройства включает три этапа. На этапе записи микроволновый импульс поступает на чип, где его частотные составляющие распределяются по системе высокодобротных резонаторов. На этапе хранения активный ключ на базе джозефсоновского перехода закрывается, полностью изолируя резонаторы от внешней среды. Благодаря этому потери информации на этапе хранения практически отсутствуют. На этапе считывания по команде пользователя ключ открывается, и спектральные компоненты воссоединяются, восстанавливая точную копию исходного сигнала.

Ключевое преимущество российской разработки заключается в её эффективности. В ходе экспериментов устройство показало следующие результаты: эффективность хранения при первом считывании составила пятьдесят семь целых пять десятых процента, время хранения информации достигло одной целой пятидесяти одной сотой микросекунды, характеристическое время затухания эффективности составило одиннадцать целых сорок четыре сотых микросекунды, эффективная частота работы памяти достигла шестисот шестидесяти двух килогерц. Для сравнения, эффективность аналогичных разработок, представленных ранее зарубежными группами, была значительно ниже. Стэнфордский университет в Соединённых Штатах Америки показал результат двадцать один процент.

Университет Цинхуа в Китае продемонстрировал эффективность двенадцать процентов. Новизна и превосходство российской разработки заключаются в ряде конструктивных и теоретических решений. Новая архитектура с активным ключом позволяет управлять памятью с помощью всего одной линии управления, что упрощает интеграцию и масштабирование системы. Руководитель кластера Квантум Парк Илья Родионов отмечает, что впервые в мире удалось обойти фундаментальные ограничения, и теоретическая эффективность созданного устройства не ограничена и может достигать ста процентов.

Создание такой памяти представляет собой не просто научное достижение, а недостающее звено, открывающее дорогу к практическим приложениям. В области квантовых вычислений устройство позволит реализовать продвинутые алгоритмы коррекции ошибок, что необходимо для построения масштабируемых и отказоустойчивых квантовых компьютеров. В сфере квантовой сенсорики и радиолокации квантовая память может стать основой для сверхчувствительных детекторов и радаров нового поколения, способных обнаруживать малозаметные объекты, включая самолёты с пониженной радиолокационной заметностью и беспилотные летательные аппараты.

В астрофизике технология может быть использована для создания квантовых телескопов, позволяющих изучать поверхность экзопланет на расстоянии десятков световых лет. Развитие отечественных квантовых технологий укрепляет позиции России в области высоких технологий. Инвестиции в научные исследования обеспечивают подготовку квалифицированных кадров для отрасли. Профессиональное сообщество учёных продолжает работу над совершенствованием характеристик устройства. Сотрудничество между университетами и научно-исследовательскими институтами ускоряет внедрение разработок. Государственная поддержка фундаментальной науки создаёт условия для технологического суверенитета. Практическое применение квантовой памяти откроет новые возможности в области связи и вычислений. Международное признание достижений повышает престиж отечественной науки.