Новый высокопроизводительный квантовый сопроцессор SnowDrop 8Q в облаке квантовых вычислений

• С 1 по 20 августа на платформе Bauman Octillion (https://octillion.bmstu.ru) для онлайн-экспериментов будет доступно следующее поколение 8-кубитных сверхпроводниковых сопроцессоров SnowDrop 8Q.
• Сопроцессор имеет новую архитектуру и метод реализации двухкубитных операций с точностью до 99,55% и перспективой превышения уровня 99,9% при масштабировании числа кубитов.
• Теоретические и экспериментальные результаты приняты к публикации в журнале Physical Review Applied (август 2026).

С 1 по 20 августа 2026 года в облачной платформе квантовых вычислений Bauman Octillion для онлайн-экспериментов будет доступен 8-кубитный сверхпроводниковый квантовый сопроцессор архитектуры SnowDrop следующего поколения. В вычислителе реализован новый высокоточный метод выполнения двухкубитных операций с точностью до 99,55%, разработанный в кластере Квантум Парк МГТУ им. Н.Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА». Используя новую архитектуру чипа и управляющие сигналы специальной формы, разработчики смогли существенно повысить производительность квантового сопроцессора.

Проведенные исследования подтвердили перспективу повышения точности операций выше 99,9%, а успешная стадия альфа-тестирования на 4- и 8-кубитных процессорах – готовность архитектуры к масштабированию, и это важный шаг пути создания практически полезных квантово-классических вычислителей. С 1 августа запускается стадия бета-тестирования на платформе Bauman Octillion.

Сверхпроводниковый квантовый сопроцессор SnowDrop 8Q нового поколения

Для создания масштабируемых квантовых компьютеров, способных выступать в роли сопроцессоров для экзафлопсных вычислительных систем, необходимы одновременно сверхточные двухкубитные логические операции, обеспечивающие взаимодействие между отдельными кубитами, увеличение количества кубитов и их связанности. Именно двухкубитные операции чаще всего становятся источником ошибок: в современных схемах точность ограничена искажениями управляющих импульсов, что препятствует росту производительности квантовых вычислителей.

В Квантум Парке предложили новый подход к реализации двухкубитных операций на сверхпроводниковых кубитах-трансмонах, подтвердив его эффективность с увеличением количества кубитов и их связанности. Решение сочетает новую архитектуру процессора с управляемой связью между кубитами и специальные управляющие сигналы особой формы – импульсы «летучей мыши» (протокол BAT – Bipolar Interleaved Amplitude-Tuned, с англ. «биполярный импульс с промежуточной подстройкой»). Такая комбинация позволяет существенно снизить влияние нежелательных взаимодействий между кубитами, повысить устойчивость к низкочастотным шумам благодаря эффекту квантового эха и упростить калибровку оборудования. Кроме того, новый метод сокращает число двухкубитных операций внутри квантовых алгоритмов, что упрощает проведение экспериментов.

Импульс «летучей мыши» для точных 2q операций

«Запрос на разработку более простого универсального метода проведения двухкубитных вентилей мы получили от алгоритмистов «ВНИИА». Теперь вместо того, чтобы собирать сложную операцию из нескольких стандартных квантовых операций, мы можем использовать один гибко настраиваемый инструмент. Это позволяет «срезать углы» и выполнять ряд квантовых алгоритмов за гораздо меньшее число операций, что бережет ресурсы квантового сопроцессора, – рассказывает Никита Смирнов, старший научный сотрудник Квантум Парка. – Для этого мы предложили использовать специальную систему управляющих команд, поддерживаемых нашей новой архитектурой чипов. Количество операций снизилось, а точность – существенно выросла и остается высокой с масштабированием числа кубитов».

Разработанный в Квантум Парке протокол BAT заключается в использовании парных электрических импульсов противоположной полярности, между которыми посылается сверхкороткий корректирующий сигнал. Вместо сложной последовательности команд из стандартного набора операций, BAT позволяет ювелирно запрограммировать произвольную двухкубитную квантовую операцию за один сверхбыстрый промежуточный импульс. При этом стандартные CZ двухкубитные операции, используемые всеми лидирующими производителями квантовых компьютеров, также легко реализуются импульсами «летучей мыши».

Главное преимущество технологии – в сокращении длины квантовых программ при одновременной защите от ошибок, что критично при ограничениях времен жизни современных кубитов. Импульсы идут парами «плюс-минус» и работают по принципу квантового эха: второй импульс мгновенно «затирает» ненужные искажения и низкочастотный шум, оставшиеся от первого. Программа становится компактнее, а вычисления завершаются быстрее, чем квантовые состояния успевают разрушиться под воздействием внешней среды. Название метода складывается в английское слово “bat”, что переводится как «летучая мышь» и отражает физику процесса через две аналогии: навигация по эхолокации в условиях шума и «плюс-минус» амплитуда как взмахи крыльев.

График последовательности импульсов «летучей мыши»

Масштабируемая точность

Эффективность метода подтверждена на 4-кубитном и 8-кубитном сопроцессорах архитектуры SnowDrop. В новом 8-кубитном сопроцессоре средняя точность одновременных однокубитных операций составила 99,929±0,02% при средней точности двухкубитных операций 99,26±0,19% на всех 10 парах связанных кубитов. При этом наиболее эффективные пары кубитов на кристалле обеспечивают среднюю точность двухкубитных операций 99,55%, что соответствует уровню передовых сверхпроводниковых квантовых сопроцессоров в мире.

Численным моделированием для разработанной архитектуры подтверждена возможность повышения точности двухкубитных операций выше уровня 99,9%, что является критичным уровнем ошибок для ряда перспективных квантовых алгоритмов в областях материаловедения, квантовой химии и логистики. Первые серии образцов уже в изготовлении.

«Мы не просто улучшили точность двухкубитных операций, но переосмыслили подход к архитектуре, проектированию и управлению кубитами. Новые решения в архитектуре SnowDrop позволяют реализовать сверхпроводниковые квантовые сопроцессоры – одновременно точные, более простые в калибровке и масштабируемые. Это наш следующий шаг к практически полезным квантово-классическим центрам обработки данных для решения вычислительно сложных задач», – отметил Илья Родионов, руководитель кластера Квантум Парк МГТУ им. Н.Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА».

Теоретические и экспериментальные результаты приняты к публикации в журнале Physical Review Applied (август 2026) и внедрены в аппаратно-программный стек платформы Bauman Octillion. С 1 августа пользователи различных стран смогут протестировать новый 8-кубитный сопроцессор SnowDrop, а также продолжить использование 4-кубитного вычислителя и их эмуляторов через открытый интерфейс платформы.

Для доступа к платформе необходимо пройти регистрацию: https://octillion.bmstu.ru. Услуги предоставляются бесплатно. Исследования выполнены в рамках стратегического технологического проекта «Экзафлопсные гибридные вычисления (Bauman DeepTech)» программы «Приоритет-2030».