МГТУ анонсировал запуск производства сверхпроводниковых квантовых процессоров
МГТУ им. Н. Э. Баумана и ФГУП "ВНИИА им. Н. Л. Духова" анонсировали открытие первого в России контрактного производства сверхпроводниковых квантовых процессоров на 100-мм пластинах, которое будет расположено в новом кампусе МГТУ им. Н. Э. Баумана.
Новые типы вычислителей, основанные на принципах квантовой механики, позволят значительно повысить производительность классических суперкомпьютеров. Выступая в роли сопроцессоров, они обеспечат дополнительную мощность для решения подзадач в рамках единого вычислительного процесса. Похожим образом сегодня используются графические ускорители, забирающие на себя часть специфических задач алгоритмов и выполняя их заметно быстрее универсальных процессоров. При этом квантовые сопроцессоры будут справляться с этими задачами на порядки быстрее.
Для перехода на серию с соблюдением параметров качества квантовых устройств, достигнутых на отдельных чипах, НОЦ ФМН потребовалось несколько лет. Команда сознательно не шла на уступки в качестве, но смогла сохранить и даже улучшить точность изготовления элементов квантовых схем в допуске 0,5 нм (для сравнения — точность формирования элементов транзисторов передового КМОП-техпроцесса Intel сегодня также форсирует уровень 1 нм). Для масштабирования разработанной технологии и запуска контрактного производства команде осталось дооснастить построенный в 2024 году в новом Бауманском кампусе исследовательский кластер (площадь чистых комнат более 2500 м2) уже спроектированным оборудованием.
В НОЦ ФМН поставлена технология изготовления джозефсоновских переходов с линейными размерами в десятки нанометров с суб-нанометровой точностью (если представить весь чип квантового процессора 4×10мм размером с Россию, то джозефсоновский переход на нем — это Москва-река), что обеспечило рекордные показатели воспроизводимости электрических характеристик переходов и параметров кубитов процессоров на мировом уровне (Scientific Reports vol. 13, 6772 (2023)).
"При отработке технологии особое внимание мы уделяли операциям электронно-лучевой литографии, осаждения и формирования туннельных барьеров, определяющим геометрию и "внешний вид" будущего кубита. Установили влияние каждого фактора процессов (тока пучка электронов, шага экспонирования, углов осаждения, потоков газов и другие) на структуру и площадь джозефсоновских переходов. Такой скрупулезный подход обеспечил результат", — отмечает Дмитрий Москалев, ведущий инженер НОЦ ФМН, обладатель Премии Правительства Москвы 2023 г. за разработку технологии сверхпроводниковых квантовых устройств (Scientific Reports vol. 13, 4174 (2023)).
"Суперкомпьютерные вычисления становятся сегодня абсолютным приоритетом ведущих мировых держав благодаря внедрению методов искусственного интеллекта, — отмечает Александр Андрияш, научный руководитель ФГУП "ВНИИА им. Н. Л. Духова" ГК "Росатом". — Поставленная цель увеличения мощности российских суперкомпьютеров в десятки раз к 2030 году может быть достигнута в том числе благодаря разработанным на базе МГТУ им. Н. Э. Баумана серийным технологиям квантовых сопроцессоров. При этом эффективность экзафлопсных машин на базе квантовых технологий может быть заметно выше традиционных подходов — и это при гораздо более низкой стоимости. Переходя на серию в квантах, мы формируем принципиально новые возможности ускоренной разработки квантовых устройств технологическими компаниями и научными группами нашей страны".
