Квантовый компьютер 4

«Используем четыре уровня системы вместо двух»: разработчик самого мощного квантового компьютера в России рассказал о технологии

В лаборатории ФИАН работает квантовая машина, использующая четырехуровневые системы вместо традиционных двухуровневых. По словам научного сотрудника института Ильи Семерикова, сейчас это единственная в мире машина такого типа.
Авторы и эксперты
Редактор Наука Mail
К.ф.-м., научный сотрудник Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН), лауреат премии «Вызов
Квантовый компьютер
Физик Илья Семериков рассказал о разработках ФИАН в области многоуровневых квантовых системИсточник: Unsplash

Большинство квантовых компьютеров используют системы с двумя уровнями — их называют кубитами. В ФИАН исследователи работают с более сложной архитектурой и используют четыре уровня квантовой системы.

«Центральным нашим достижением, которое выделяет нас среди других лабораторий в мире, является использование многоуровневых квантовых систем. Мы работаем не с двумя уровнями, а с четырьмя уровнями систем», — рассказал Илья Семериков корреспонденту Науки Mail на Международном фестивале молодежи в Екатеринбурге.

Такой подход позволяет не только увеличить объем информации, который можно закодировать в одной квантовой системе, но и использовать другие алгоритмы. По словам ученого, в лаборатории ФИАН сегодня находится единственная в мире машина, работающая с четырехуровневой системой.

Квантовый компьютер
В четырехуровневой системе информация может кодироваться не только в двух, но и в дополнительных квантовых состоянияхИсточник: Unsplash
Многоуровневые системы называют кудитами. В отличие от кубита, который имеет два базовых состояния, кудит может находиться в большем числе состояний. Это дает возможность кодировать больше информации в одной физической системе.

При этом исследователи ФИАН продолжают развивать и традиционную ионную архитектуру. В их квантовом компьютере информация кодируется в ионах, удерживаемых электромагнитными ловушками. В конце 2025 года ученым удалось довести размер квантового регистра до 70 кубитов.

По словам Семерикова, одна из ближайших задач лаборатории — повысить достоверность двухкубитных операций и снизить уровень шума. Ученые также планируют исследовать применение кодов коррекции ошибок с использованием кудитов.

Интервью записано на Международном фестивале молодежи в рамках серии научно-популярных лекций — проекта Фонда развития научно-культурных связей «Вызов», который реализуется при поддержке Фонда президентских грантов.