Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2026, выпуск 9 » Статья стр. 1847
<<<>>>
Перспективы создания квантово-классического интерфейса на технологической базе установки " Криоинтеграл"
Министерство науки и высшего образования РФ , 075-15-2024-538
Хисматуллин Г.С.1,2, Фоминский М.Ю.3, Филиппенко Л.В.3, Хренов М.М.1,2,4, Терешонок М.В.5, Соловьев И.И.1,4, Кленов Н.В.5
1Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
2Российский квантовый центр, Москва, Россия
3Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Москва, Россия
4glqq Центр Нанофабрикации" ООО " СП " Квант", Москва, Россия
5Московский технический университет связи и информатики, Москва, Россия
Email: nvklenov@mail.ru
Поступила в редакцию: 5 мая 2026 г.
В окончательной редакции: 5 мая 2026 г.
Принята к печати: 5 мая 2026 г.
Выставление онлайн: 14 июля 2026 г.
PDF версия
Проанализирована возможность реализации цифровых схем управления сверхпроводниковыми кубитами на основе быстрой одноквантовой (RSFQ) логики с использованием технологической базы уникальной научной установки (УНУ) " Криоинтеграл". На примере экспериментально исследованных тестовых структур (джозефсоновских переходов и двухконтактных интерферометров) определены статистические характеристики технологического разброса параметров: критического тока, индуктивности и асимметрии критических токов в ячейке. С использованием разработанного оптимизационного комплекса на базе алгоритма Нелдера-Мида проведен расчет допустимых отклонений параметров (запасов) для базовых ячеек RSFQ-логики (D-триггер, T-триггер, джозефсоновская передающая линия). Сравнение экспериментальных данных с расчетными допусками показывает, что качество структур, изготавливаемых в УНУ " Криоинтеграл", в целом соответствует требованиям для построения масштабируемых систем управления кубитами, что открывает путь к созданию полностью отечественного криогенного квантово-классического интерфейса. Ключевые слова: эффект Джозефсона, сверхпроводящий двухконтактный интерферометр, джозефсоновская цифровая электроника.
  1. K.K. Likharev, V.K. Semenov. IEEE Trans. Appl. Supercond., 1 (1), 3 (1991). DOI: 10.1109/77.80745
  2. O.A. Mukhanov. IEEE Trans. Appl. Supercond., 21 (3), 760 (2011). DOI: 10.1109/TASC.2010.2096792
  3. K.K. Likharev. Physica C, 482, 6 (2012). DOI: 10.1016/j.physc.2012.05.016
  4. D.S. Holmes, A.L. Ripple, M.A. Manheimer. IEEE Trans. Appl. Supercond., 23 (3), 1701610 (2013). DOI: 10.1109/TASC.2013.2244634
  5. J. Clarke, F.K. Wilhelm. Nature, 453 (7198), 1031 (2008). DOI: 10.1038/nature07128
  6. M. Ahmad, C. Giagkoulovits, S. Danilin, M. Weides, H. Heidari. Adv. Intell. Syst., 4 (9), 2200079 (2022). DOI: 10.1002/aisy.202200079
  7. C. Jordan, J. Bernhardt, J. Rahamim, A. Kirichenko, K. Bharadwaj, L. Fry-Bouriaux, A. Somoroff, K. Porsch, K.-T. Tsai, J. Walter, A. Weis, M.-J. Yu, M. Renzullo, J. Javelle, C. Checkley, O. Mukhanov, D. Yohannes, I. Vernik, S.-J. Han. Nature Electron., 9 (3), 287 (2026). DOI: 10.1038/s41928-026-01576-6
  8. D.A. Moskaleva, N.D. Korshakov, D.O. Moskalev, A.A. Soloveva, A.R. Matanin, E.I. Malevannaya, N.S. Smirnov, M.I. Teleganov, Yu.V. Panfilov, I.A. Rodionov. Sci. Rep., 15, 28097 (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-08787-5
  9. J.M. Hornibrook, J.I. Colless, I.D. Conway Lamb, S.J. Pauka, H. Lu, A.C. Gossard, J.D. Watson, G.C. Gardner, S. Fallahi, M.J. Manfra, D.J. Reilly. Phys. Rev. Appl., 3, 024010 (2015). DOI: 10.1103/PhysRevApplied.3.024010
  10. F. Lecocq, J. Aumentado, S.A. Diddams, F.J. Quinlan, J.D. Teufel. In: Quantum 2.0, OSA Technical Digest, ed. by M. Raymer, C. Monroe, R. Holzwarth (Optica Publishing Group, 2020), paper QM6A.3. DOI: 10.1364/QUANTUM.2020.QM6A.3
  11. M. Swayne. D-Wave Demonstrates Scalable, On-Chip Cryogenic Control of Gate-Model Qubits. The Quantum Insider (6 January 2026), URL: https://thequantuminsider.com/2026/01/06/d-wave-demonstrates-scalable-on-chip-cryogenic-control-of-gate-model-qubits/
  12. R. McDermott, M.G. Vavilov, B.L.T. Plourde, F.K. Wilhelm, P.J. Liebermann, O.A. Mukhanov, T.A. Ohki. Quant. Sci. Technol., 3 (2), 024004 (2018). DOI: 10.1088/2058-9565/aaa3a0
  13. Y. He, H. Shen, S. Michibayashi, X. Zou, X. Xie, L. Yan, W. Pan, N. Yoshikawa. Appl. Phys. Lett., 120 (6), 062601 (2022). DOI: 10.1063/5.0083972
  14. J. Barbosa, J.C. Brennan, A. Casaburi, M.D. Hutchings, A. Kirichenko, O. Mukhanov, M. Weides. IEEE Trans. Quant. Eng., 6, 5500211 (2025). DOI: 10.1109/TQE.2024.3520805
  15. V. Vozhakov, M. Bastrakova, N. Klenov, A. Satanin, I. Soloviev. Quant. Sci. Technol., 8 (3), 035024 (2023). DOI: 10.1088/2058-9565/acd9e6
  16. N. Takeuchi, T. Yamae, T. Yamashita, T. Yamamoto, N. Yoshikawa. npj Quant. Inf., 10, 53 (2024). DOI: 10.1038/s41534-024-00849-2
  17. C. Enz, H.-C. Han, E. Charbon. In: 2024 IEEE European Solid-State Electronics Research Conference (ESSERC) (IEEE, Bruges, 2024), p. 5-8. DOI: 10.1109/ESSERC62670.2024.10719437
  18. S. Chakraborty, R.V. Joshi. IEEE Circuits Syst. Mag., 24 (2), 34 (2024). DOI: 10.1109/MCAS.2024.3383808
  19. M.A. Karamuftuoglu, S.N. Shahsavani, M. Pedram. IEEE Trans. Appl. Supercond., 33 (1), 1300110 (2023). DOI: 10.1109/TASC.2022.3223883
  20. C.A. Hamilton, K.C. Gilbert. IEEE Trans. Appl. Supercond., 1 (4), 157 (1991). DOI: 10.1109/77.107400
  21. R.S. Bakolo. PhD thesis (Stellenbosch University, Stellenbosch, 2011), URL: https://scholar.sun.ac.za/handle/10019.1/17936
  22. PSCAN DIMENSIONLESS UNITS // Rapid Single-Flux-Quantum Laboratory at SUNY/Stony Brook. URL: http://www.physics.sunysb.edu/Physics/RSFQ/Lib/ units.html
  23. C.C. Pantelides. SIAM J. Sci. Stat. Comput., 9 (2), 213 (1988). DOI: 10.1137/0909014
  24. S.E. Mattsson, G. Söderlind. SIAM J. Sci. Comput., 14 (3), 677 (1993). DOI: 10.1137/0914043
  25. M. Gunther, U. Feldmann. Math. Comput. Simul., 39 (5-6), 573 (1995). DOI: 10.1016/0378-4754(95)00120-0
  26. R. Riaza. In: Surveys in Differential-Algebraic Equations I (Springer, Berlin, Heidelberg, 2013), p. 97-136. DOI: 10.1007/978-3-642-34928-7_3
  27. C.W. Ho, A.E. Ruehli, P.A. Brennan. IEEE Trans. Circuits Syst., 22 (6), 504 (1975). DOI: 10.1109/TCS.1975.1084079
  28. T.W. Thorpe. Computerized Circuit Analysis with SPICE: A Complete Guide to SPICE with Applications (Wiley-Interscience, NY., 1992)
  29. A. Barone, G. Patern\`o. Physics and Applications of the Josephson Effect (Wiley, NY., 1982)
  30. W.H. Henkels. Appl. Phys. Lett., 32, 829 (1978). DOI: 10.1063/1.89940
  31. M.M. Khrenov, R.D. Yusupov, G.I. Gubochkin, V.A. Vozhakov, I.A. Nazhestkin, A.D. Belanovsky, A.S. Ionin, P.A. Gladilovich, G.S. Khismatullin, L.V. Filippenko, M.Y. Fominskii, V.P. Koshelets, M.Yu. Kupriyanov, V.V. Ryazanov, N. Maleeva, N.V. Klenov, I.I. Soloviev, D.S. Yakovlev. Adv. Quant. Technol., 9, e00659 (2026). DOI: 10.1002/qute.202500659
  32. C.H. Liu, A. Ballard, D. Olaya, D.R. Schmidt, J. Biesecker, T. Lucas, R. McDermott. PRX Quant., 4 (3), 030310 (2023). DOI: 10.1103/PRXQuantum.4.030310
  33. M.A. Sergeev, M.V. Bastrakova, V.A. Vozhakov, N.V. Klenov, I.I. Soloviev, M.V. Tereshonok. T-Comm: Telekommunikacii i transport, 18 (7), 56 (2024). DOI: 10.36724/2072-8735-2024-18-7-56-63
  34. D.O. Moskalev, E.V. Zikiy, A.A. Pishchimova, D.A. Ezenkova, N.S. Smirnov, A.I. Ivanov, N.D. Korshakov, I.A. Rodionov. Sci. Rep., 13, 4174 (2023). DOI: 10.1038/s41598-023-31003-1
  35. J. Zotova, S. Sanduleanu, G. Fedorov, R. Wang, J.S. Tsai, O. Astafiev. Appl. Phys. Lett., 124 (10), 102601 (2024). DOI: 10.1063/5.0194276
  36. V.V. Ryazanov, T.E. Golikova, V.V. Bolginov, I.V. Bobkova, A.M. Bobkov. UFN, 195 (7), 766 (2025). DOI: 10.3367/UFNr.2024.12.039922 [V.V. Ryazanov, T.E. Golikova, V.V. Bol'ginov, I.V. Bobkova, A.M. Bobkov. Phys.-Usp., 68 (7), 717 (2025). DOI: 10.3367/UFNe.2024.12.039922]

Учредители

Издатель

© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme