Можем, когда надо: отечественные танталовые микрочипы

Чип с танталовыми резонаторами, изготовленный в «Квантум Парке». Источник — fmn.bmstu.ru

Всем чипам чип

С 2022 года в России наблюдается поистине взрывной рост государственного финансирования разработок в области микроэлектроники. Делают это не от хорошей жизни. Во-первых, десятилетиями до этого на отрасль просто не обращали внимания – думали, всё купим за рубежом. Во-вторых, «уважаемые партнеры» четыре года назад окончательно закрутили гайки и обрезали любые поставки высокотехнологичного оборудования. И началось. Ежегодно на электронную промышленность только государство тратит более 100 млрд. рублей в год. В начале 2026 года правительство утвердило создание мегапроекта — «Объединенной микроэлектронной компании» (ОМК), на развитие которой до 2030 года заложено беспрецедентное финансирование в размере 1 трлн. рублей. Похоже, что программа перевооружения отрасли начала давать первые плоды.

«Квантум Парка МГТУ имени Н. Э. Баумана

В августе 2026 года российские учёные из «Квантум Парка» МГТУ имени Н. Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА» (Всероссийского научно-исследовательского института автоматики имени Н. Л. Духова, входящего в контур «Росатома») объявили о создании промышленной технологии изготовления сверхпроводниковых интегральных схем на основе тантала.

Новая для нас технология отработана на криогенных микроволновых резонаторах, и мы смогли более чем на порядок поднять добротность сверхпроводниковых интегральных схем. Начат самый сложный этап – внедрение в серийное производство. Первые поставки квантовых сопроцессоров на танталовой платформе законтрактованы уже на осень 2026 года,

– подчеркнул руководитель кластера "Квантум Парк" Илья Родионов.

Небольшая справка: квантовые компьютеры не относятся к области научной фантастики, а уже вполне работоспособны, пусть и не доступны в розничной продаже.

ВНИИА в Царицыно

В России рубеж в 70 кубитов преодолели три квантовых вычислителя: ионный компьютер на иттербии в Физическом институте РАН, ионный компьютер на кальции в Российском квантовом центре и атомный вычислитель МГУ на нейтральных атомах рубидия, который в декабре 2025 года достиг мощности в 72 кубита. Кроме того, летом 2026 года МГТУ им. Баумана открыл бесплатный облачный доступ к своему новому 8-кубитному сверхпроводниковому квантовому процессору для научных коллективов. Технологически квантовые компьютеры пока в самом начале своего пути, но если все пойдет хорошо, то человечество получит инструменты для решения сложнейших вычислительных задач, с которыми обычные суперкомпьютеры будут справляться тысячелетиями. На недосягаемый уровень поднимется криптография, мощности искусственного интеллекта, фармация, химия, логистика и финансы. Ну и военная отрасль, разумеется, получит революционные бонусы от роста производительности квантовых компьютеров.

Самый мощный российский квантовый компьютер на ионах иттербия. Источник - lebedev.ru

Для начала разберёмся в том, из чего сегодня строят квантовые процессоры. Большинство работающих квантовых компьютеров используют сверхпроводниковые кубиты — крошечные электрические контуры, охлаждённые почти до абсолютного нуля, в которых ток течёт без сопротивления и ведёт себя по законам квантовой механики. Долгое время основным материалом для таких схем служил алюминий: он дёшев, хорошо освоен микроэлектроникой и легко образует тонкие плёнки. Но у алюминия есть фундаментальный недостаток — его поверхность покрывается естественным оксидом, в котором возникают микроскопические дефекты. Эти дефекты, называемые двухуровневыми системами, работают как крошечные «ловушки» для квантовой информации: они поглощают энергию кубита, разрушают его квантовое состояние и сокращают время, в течение которого кубит способен выполнять вычисления.

Именно поэтому переход на тантал выглядит так привлекательно: у тантала собственный оксид содержит существенно меньше дефектов, чем оксид алюминия, а сам металл гораздо устойчивее к кислотам и агрессивным химическим средам. Это позволяет технологам подвергать чипы более жёсткой очистке — удалять с поверхности атомарные загрязнения и нежелательные оксидные слои, не боясь испортить сам материал. Результатом становится более чистая, однородная и предсказуемая среда, в которой квантовая информация живёт заметно дольше.

Российские исследователи проверили свою технологию на танталовых микроволновых резонаторах — устройствах, которые служат одновременно и «домами» для кубитов, и измерительными инструментами. Добротность этих резонаторов, то есть их способность долго сохранять энергию и квантовую информацию без потерь, превысила десять миллионов в однофотонном режиме — это означает, что фотон микроволнового излучения может совершить миллионы колебаний внутри устройства, прежде чем его энергия рассеется. Такие показатели считаются очень высокими даже по мировым меркам и напрямую влияют на точность будущих квантовых операций.

Переход на тантал отражает важный сдвиг в квантовой инженерии: вместо борьбы с потерями в алюминии с помощью сложных программных правок, учёные устраняют саму причину сбоев, очищая материал кубита на атомарном уровне. Это поможет решить ключевую проблему квантовых компьютеров — высокую чувствительность к ошибкам при вычислениях.

Квантовый скачек

Мировая гонка за «чистый» материал для кубитов идёт полным ходом, и Россия в ней далеко не одинока. Одним из самых громких событий последних лет стала работа исследователей Принстонского университета, опубликованная в ноябре 2025 года в журнале Nature: американские учёные представили сверхпроводниковый кубит, время когерентности (чистая продолжительность «жизни» кубита, в течение которой он может сохранять своё квантовое состояние и производить вычисления — главный показатель качества квантового компьютера) которого превысило одну миллисекунду. Это примерно в три раза дольше, чем у лучших на тот момент коммерческих образцов, и важно, что новый кубит был полностью совместим с промышленными квантовыми компьютерами от гигантов вроде Google и IBM. Принстонская команда добилась такого результата во многом за счёт тщательной оптимизации материалов, включая использование тантала и продуманную геометрию схемы, снижающую потери энергии.

Ещё раньше, в 2021 году, в журнале Nature Communications появилась работа о квантовых чипах, построенных на танталовой подложке: их время жизни и время когерентности при динамической развязке превышали 300 микросекунд, что для того момента было серьёзным прорывом и ясно показало потенциал тантала как материала для квантовых чипов. Тантал в кубитах — это не экзотическая идея одной страны, а признанный мировой тренд: учёные по всему миру пришли к общему выводу, что дальнейший прогресс квантовых компьютеров упирается не столько в электрические схемы, сколько в физику поверхности и чистоту материалов. Российская разработка в этом смысле вписывается в глобальную логику, но имеет и свои особенности: упор сделан на полный технологический цикл — от выращивания высокочистых танталовых плёнок до интегральных схем и готовых квантовых сопроцессоров, а не только на демонстрацию отдельных рекордных кубитов. Такая ставка на индустриальную воспроизводимость может оказаться не менее важной, чем сами научные рекорды, потому что без серийного производства даже самый блестящий лабораторный кубит останется музейным экспонатом.

Источник - strana-rosatom.ru

Если говорить о российском контексте, то здесь важны несколько обстоятельств. Во-первых, «Квантум Парк» МГТУ имени Баумана — это относительно новая площадка, созданная для ускоренного перевода научных разработок в инженерные продукты, а ВНИИА имени Духова — предприятие с многолетней историей в области прецизионной электроники, автоматики и специальных технологий, что даёт проекту серьёзную производственную базу и доступ к чистым комнатам, литографии и метрологическому оборудованию.

Во-вторых, проект реализуется в рамках более широкой российской дорожной карты по квантовым вычислениям, в которой участвуют несколько направлений: сверхпроводниковые кубиты, ионы в ловушках, нейтральные атомы и фотонные системы. Такой портфельный подход снижает риски: даже если одна тема столкнётся с трудностями, другие могут продолжить движение.

В-третьих, заявление о поставках квантовых сопроцессоров уже осенью 2026 года говорит о практической ориентации проекта: сейчас речь идёт о физических устройствах, которые можно подключать к компьютерам для решения специализированных задач. Это соответствует общемировой тенденции: первые квантовые системы вряд ли заменят привычные процессоры, а будут работать как ускорители для узкого класса вычислений — моделирования молекул, оптимизации логистики, задач машинного обучения и криптографического анализа.

На фото отечественный чип с резонаторами на основе тантала. Изображение сделано с помощью сканирующего электронного микроскопа. Источник: fmn.bmstu.ru

Российские исследователи подчёркивают, что танталовая платформа совместима с уже наработанными архитектурами сверхпроводниковых схем, поэтому переход на неё не требует изобретать всё заново. В то же время нельзя не сказать о вызовах. Один из важнейших — масштабирование: чтобы перейти от десятков кубитов к тысячам и миллионам, нужно обеспечить идеальную повторяемость параметров на каждой пластине, а это очень далеко не простая задача. Один рекордный чип — это научный успех, а тысячи одинаково качественных чипов — это уже полноценная индустрия, и здесь российским производителям предстоит длинная дистанция. Если осенью 2026 года заявленные чипы действительно появятся и продемонстрируют стабильную работу, это станет важным сигналом для всей отрасли: российская школа способна не только догонять мировых лидеров, но и предлагать конкурентоспособные технологические решения в одной из самых сложных областей современной физики и инженерии.