Ученые Топливного дивизиона «Росатома» из Бочваровского
института создали инновационную коаксиальную кабельную сборку для квантовых
компьютеров на сверхпроводниковой платформе, а также разработали технологию
производства такой продукции. Проект был выполнен в рамках Единого отраслевого
тематического плана научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ
госкорпорации «Росатом».
Для успешного решения этой задачи использован многолетний опыт материаловедов «Росатома» в создании сверхпроводников для научных проектов класса «мегасайенс». Коаксиальная кабельная сборка, которая была разработана для использования в криостате квантового компьютера, изготовлена из сверхпроводящего ниобий-титанового сплава. Это изделие создано специально для функционирования при экстремально низких криогенных температурах (несколько милликельвинов или около -273 градусов Цельсия). Уникальная конструкция обеспечивает низкие энергетические потери при передаче сигнала и низкую теплопроводность, что критически важно для стабильной работы сверхпроводящих кубитов (элементарный компонент квантового компьютера, физически построенный на основе явления сверхпроводимости).
Совместно с индустриальными партнерами уже изготовлено порядка 200 метров готового кабеля в двух типоразмерах. Эта продукция предназначена для испытаний в реальных условиях эксплуатации на квантовых компьютерах ведущих российских технических университетов и исследовательских центров.
«Преимущество нашей разработки — отсутствие трещин и повреждений при термоциклировании, то есть повторяющихся изменениях температуры (от комнатной до температуры жидкого гелия). Кабель сохраняет свои свойства вплоть до десяти циклов охлаждения и нагрева, обеспечивая высокую надежность и долговечность эксплуатации. Кроме того, нам удалось добиться низкого затухания сигнала в диапазоне высоких частот при криогенной температуре, что также является одним из ключевых требований для квантовых вычислений», — прокомментировал заместитель директора научного отделения технологии сверхпроводящих и функциональных материалов Бочваровского института Максим Алексеев.
Коаксиальный кабель — это разновидность экранированного
электрического кабеля, используемого для передачи сигналов высокой частоты,
таких как телевизионные, радио-, спутниковые сигналы и цифровые данные.
Название «коаксиальный» происходит от латинского термина coaxialis, означающего
«имеющий общую ось». Такое название связано с конструкцией кабеля, в которой
центральный проводник окружён концентрическим внешним экраном (обычно
выполненным в виде металлической сетки или фольги), изолированным слоем диэлектрика.
«Росатом» отвечает за реализацию дорожной карты по развитию высокотехнологичной области «Квантовые вычисления» с 2020 года. Работа в данном направлении является основой «квантового проекта», который реализуется объединением 19 научных институтов и университетов (более 600 исследователей и инженеров). Важной задачей первого этапа проекта стало создание российского квантового компьютера: разработаны прототипы четырех вычислителей — на ионах, атомах, фотонах и сверхпроводниках. Россия вошла в число первых шести стран, создавших действующие квантовые процессоры на 50 и более кубитов (наименьшая единица информации в квантовом компьютере), а также в число трех стран с действующими квантовыми процессорами на четырех основных платформах.
Правительство РФ и крупные российские компании уделяют
большое внимание развитию цифровой экономики, необходимой ИТ-инфраструктуры.
Созданные условия для появления и ускоренного внедрения современных технологий
позволят создавать российское ПО в рамках программ достижения технологического
суверенитета в цифровой сфере. «Росатом» и его предприятия принимают активное
участие в этой работе.
