Инновационное предложение

Проект

«Разработка, изготовление и испытание 64-х кубитного

квантового компьютера»

Разработчик: Научно-Исследовательский Институт Интегральных Энергоинформационных Биотехнологий

1.     Состояние проекта

1.1.             Сектор рынка

Проект ориентирован на создание действующего образца на принципиально новой технологии квантовых вычислений: квантового компьютера большой разрядности. Область технологии:  суперкомпьютеры, высокие информационные технологии, интеллектуальные роботы,  квантовые нейронные сети. Область применения: управление сложными объектами, прогноз изменений климата и погоды, научные исследования, поиск и анализ информации в открытых сетях.

Созданием квантового компьютера (КК) занимается ряд компаний. Большинство из них добились некоторых успехов, пытаясь реализовать квантовые алгоритмы в виде субатомных технологий. Например, в этом направлении работают компания D-Wave, Корпорация IBM, Университет штата Юта. Большое количество научных лабораторий занимаются теоретическими исследованиями возможностей и макетированием квантового компьютера. Это Бристольская лаборатория компании Hewlett-Packard и Токийский Национальный Институт Информатики,  Имперский колледж и Саутгемптонский университет (Великобритания), Германия (Технический Университет в Дармштадте), Технический Университет в Джоржии, Исследовательский Центр в Ульме, США (Пенсильванский Университет, Университет Бригэма), Словения (Любляна), в России – это Физико-технологический институт РАН (группа под руководством академика К. А. Валиева), ФИАН им. Лебедева (Москва), ИРЭ РАН (Москва), ИХФ (Черноголовка), ИВНД (Москва), ИПМ им. Келдыша (Москва), МГУ им. Ломоносова (Москва). Вместе с тем, все эти усилия привели на сегодняшний день к созданию экспериментальных образцов, возможности которых носят характер демонстрации физических реализуемости, а разрядность прототипов КК сегодня не превышает 16 кубитов.

Указанные организации столкнулись с трудно разрешимыми на данный момент технологическими и техническими проблемами: сложность изготовления кубита и алгоритмического управления большим количеством кубитов.

Предлагаемый Институтом подход к созданию КК основан на теоретических изысканиях и практических наработках коллектива авторов, выполненных под руководством к.т.н., член-корр. Международной Академии Информатизации Цыганкова В.Д. во второй половине 20 века в интересах Военно-промышленного комплекса СССР, позволяет создать действующий образец КК разрядностью 64 кубита на макроуровне, минуя принципиальные затруднения, возникающие при создании КК на уровне элементарных частиц, таких, например, как: разрушение квантовой информации или декогеренция квантовых состояний из-за очень короткого (10^-6 сек.) физического времени жизни этих состояний, а также из-за внешних температурных воздействий и помех, что требует сверхнизких, близких к абсолютному нулю, температур и, как следствие, применения дорогостоящих, громоздких и сложных систем охлаждения.

 Подход основан также на упрощенной схеме управления с помощью нейронных сетей, что принципиально отличает его от конкурирующих разработок, известных по публикациям.

Появление КК на современном рынке технологий может привести к принципиальным изменениям во всех процессах обработки информации, и таким образом изменить глобальный рынок информатики в целом.

Емкость рынка областей применения разрабатываемой технологии оценивается в сотни миллиардов долларов.

1.2.             Особенности и преимущества Компании

Разработки, существующие в данной области, базируются на физике элементарных частиц. Они трудоемки, требуют сверхнизких температур и дорогостоящи (сотни млн. долларов на проект).

Предлагаемый проект основан на технологии виртуальных квантовых нейронных сетей. Сущность технологии заключается в переводе многообразия физических элементов аппаратуры, из которых обычно традиционно строятся нейронные сети для нейрокомпьютеров, в виртуальное дискретное пространство – время – частота. Эта технология представляет собой некоторую разновидность квантовой макросистемы. Данная технология является ноу-хау и, судя по имеющимся открытым публикациям, по своим характеристикам не имеет альтернативы в мире.

Имеется Авторское Свидетельство СССР с приоритетом от 1966г. (автор Цыганков В.Д.), заявка на получение приоритетных прав на изобретение от 2002г. «Способ создания виртуальных макроквантовых нейронных сетей» (автор Цыганков В.Д.) Опубликованы 7 монографий и более 100 статей и публикаций.  Планируется получение патента за рубежом (США, Швейцария).

2.     Задачи развития бизнеса

2.1.             Стратегическая цель

Захват приоритета на рынке квантовых компьютеров и самоорганизующихся интеллектуальных кибернетических и роботизированных систем путем создания мощной научно - производственной корпорации (холдинга).

2.2.             Промежуточные цели и задачи

·                     Формирование условий для работы подготовленной команды проекта на базе Института

·                     Теоретическое обоснование, разработка элементарной квантовой ячейки информации -кубита и базового набора логических операторов - гейтов. Выбор тестовой задачи.

·                     Разработка блок-схемы, функциональной и принципиальных схем квантового компьютера (КК). Обоснование и выбор элементной базы ПЛИС. Разработка алгоритмов и языка программного обеспечения (ПО) управления от ПК решением тестовой задачи.

·                     Изготовление и отладка 2-х комплектов блоков КК. Программирование и отладка ПЛИС и 2-х програмно-аппаратных вычислительных комплексов, включая ПО управления гейтами в процессе квантового вычисления. Разработка языка программирования.

·                     Отработка на КК этапов выполнения операций при решении тестовой задачи. Окончательное закрепление универсального базового набора гейтов и алгоритма решения тестовой задачи. Отладка ПО решения тестовой задачи.

·                     Разработка и согласование программы и методики испытания КК. Комплексные испытания КК в составе вычислительного комплекса путем решения тестовой задачи. Корректировка документации и ПО по результатам испытаний. Составление научно-технического отчета. Разработка технического задания на опытно-конструкторские работы по изготовлению промышленного образца на базе нанотехнологии.

2.3.             Предполагаемые результаты

Действующий образец 64-х кубитного квантового компьютера, решающий тестовую задачу квантового вычисления, конструкторская документация, научно-технический отчет по проекту, техническое задание на опытно-конструкторские работы по изготовлению промышленного образца на базе нанотехнологии.

3.     Инвестиционное предложение

3.1.             Предложение о финансировании

Институт ищет финансирование на покрытие затрат по инновационному проекту «Разработка и использование квантового компьютера» (выполнение научно-исследовательских работ, приобретение оборудования, расходы на аренду помещений и пр). В качестве формы привлечения предлагается выкуп 50% в дочерней компании Института, которой принадлежат имущественные права на объекты интеллектуальной собственности, необходимые для создания действующего образца КК.