Физики предложили эффективный способ масштабирования квантовых компьютеров

N+1Наука

Многокубитный вентиль собрали из кутритов

Оксана Борзенкова

A. S. Nikolaeva et al. / PRA, 2022

Российские физики предложили эффективный способ масштабирования квантовых компьютеров с использованием дополнительных уровней квантовой системы. Они показали, что, используя только кутриты, можно реализовать ключевую многокубитную операцию. Разработанный метод подходит для вычислителей на сверхпроводниках, атомах и ионах. Работа опубликована в Physical Review A.

Естественный и понятный путь увеличения производительности квантовых процессоров — увеличение числа их кубитов. В то же время ионы и атомы (настоящие или искусственные) имеют больше двух уровней и могут работать не только как кубиты, но и как кудиты. Если кубит может находиться в состояниях 0, 1 и их суперпозиции, то для кутритов, например, число возможных состояний увеличивается до трех, для куквартов — до 4, а в общем случае кудита — до числа d. Появление дополнительных состояний позволяет решать более сложные задачи, обходясь меньшим числом элементов. То есть наращивать мощность вычислителя не только за счет увеличения числа элементов, но и за счет увеличения числа состояний, которое принимает этот элемент-кудит.

В то же время, вся теоретическая база ориентирована на кубиты: все операции, которые применяются к системе, представляют в виде одно- двухкубитных квантовых вентилей. Существующие схемы и алгоритмы используют именно кубитное представление, поэтому работа с кудитами требует нового подхода с математической точки зрения. Разложение многокубитных вентилей на одно- и двухкубитные оказывается непростой задачей и требует большого числа дополнительных вспомогательных кубитов. Если вместо вспомогательных кубитов использовать кудиты, то N-кубитный вентиль Тоффоли можно реализовать с использованием 2N-3 кубит-кудитных вентилей, то есть таких, которые выполняются над системами размерности 2 (кубитные) и размерности d (кудитные). В таком подходе, чаще всего набор кубит-кудитных вентилей применяется к кудиту размерности N-1 и большого числа кубитов, то есть нужно создавать многоуровневые состояния, что технически сложно.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Плюшеголовые сойки не сумели воспользоваться инструментом Плюшеголовые сойки не сумели воспользоваться инструментом

Плюшеголовые разноцветные сойки не могут решить задачу с инструментами

N+1
Бахромчатогубые листоносы вспомнили связанный с едой звук четыре года спустя Бахромчатогубые листоносы вспомнили связанный с едой звук четыре года спустя

Память этих рукокрылых такая же хорошая, как у врановых и приматов

N+1
Ученые обнаружили древнего хищника с тремя глазами и зубастым ртом! Он жил 506 млн лет назад Ученые обнаружили древнего хищника с тремя глазами и зубастым ртом! Он жил 506 млн лет назад

В Берджесс нашли окаменелость необычного существа, жившего 506 млн лет назад

ТехИнсайдер
Цветаева и ее мать: как одна трагичная история родительства перетекла в другую Цветаева и ее мать: как одна трагичная история родительства перетекла в другую

«Жалко ребенка — за два года земной жизни ничего, кроме голода, холода и побоев»

Cosmopolitan
Психологический портрет: что такое синдром незавершенных дел и синдром Феникса Психологический портрет: что такое синдром незавершенных дел и синдром Феникса

Психология: что лежит в основе синдромов Феникса и незавершенных дел?

Forbes
Энеолитическим скотоводам из Предкавказья приглянулось овечье молоко Энеолитическим скотоводам из Предкавказья приглянулось овечье молоко

Молекулярные биологи провели исследование зубного камня у 45 древних людей

N+1
5 полезных привычек, которые помогут экономить 5 полезных привычек, которые помогут экономить

Эти советы позволят вам не тратить лишние деньги, которых так часто не хватает

Популярная механика
«Смерть, ритуал и вера: риторика погребальных обрядов» «Смерть, ритуал и вера: риторика погребальных обрядов»

Один из самых популярных ответов на вопрос, как люди реагируют на тяжелую утрату

N+1
«Страха нет, есть желание двигаться быстрее»: почему российский автоматизатор маркетинга Mindbox не боится идти на Запад «Страха нет, есть желание двигаться быстрее»: почему российский автоматизатор маркетинга Mindbox не боится идти на Запад

Основатель и гендиректор Mindbox — как бизнесу формировать запас прочности

VC.RU
5 способов найти применения старым гаджетам: они вам пригодятся 5 способов найти применения старым гаджетам: они вам пригодятся

Мы знаем лучшее применение устаревших гаджетов

Популярная механика
Николай Козак: «Без Ленки ничего не достиг бы в жизни» Николай Козак: «Без Ленки ничего не достиг бы в жизни»

Знаю, что расшибусь, но сделаю, потому что парень из села

Караван историй
5 книг о космосе, которые изменят ваше представление о Вселенной 5 книг о космосе, которые изменят ваше представление о Вселенной

Книги о космосе, которые позволят вам немного разобраться во Вселенной

Популярная механика
Долгое эхо рокового рейса: трагическая история парохода «Челюскин» Долгое эхо рокового рейса: трагическая история парохода «Челюскин»

Эпопея парохода «Челюскин»

Вокруг света
Чудовищная история Бланш Монье: красавица, запертая на 25 лет Чудовищная история Бланш Монье: красавица, запертая на 25 лет

Любое заточение способно искалечить и тело, и разум человека

VOICE
Королевское искушение: 5 блюд марокканской кухни Королевское искушение: 5 блюд марокканской кухни

В марокканской кухне экстравагантно сочетаются разные вкусы

Вокруг света
Как не верить всему, что приходит нам в голову: 3 техники Как не верить всему, что приходит нам в голову: 3 техники

Что мы можем сделать, чтобы научиться отделять свои домыслы от реальности?

Psychologies
Детская жестокость и стадный инстинкт: почему семилеток так привлекает смерть? Детская жестокость и стадный инстинкт: почему семилеток так привлекает смерть?

Стоит ли пугаться, если ваш ребенок желает смерти персонажу фильма или книги?

Psychologies
Агент 355: кем была самая таинственная шпионка в истории США Агент 355: кем была самая таинственная шпионка в истории США

В книге шпионской организации код «355» расшифровывается как «Леди»

Вокруг света
Стоки, съемки и продакшн: где теперь брать контент, если вы привыкли к фотобанкам Стоки, съемки и продакшн: где теперь брать контент, если вы привыкли к фотобанкам

Работать с привычными фото- и видеостоками стало сложнее

Inc.
Пиррова победа или победоносное поражение? Пиррова победа или победоносное поражение?

Истоки Советско-финляндской войны следует искать в предвоенной истории отношений

Дилетант
При увеличении плотности фотонный газ сжался с меньшим усилием При увеличении плотности фотонный газ сжался с меньшим усилием

Физики измерили сжимаемость двумерного фотонного газа в микрополости

N+1
Человек, который не хочет: что делать с ленивым мужчиной Человек, который не хочет: что делать с ленивым мужчиной

Можно ли справиться с мужчиной, который ничего не хочет?

Cosmopolitan
7 признаков повышенного уровня сахара в крови 7 признаков повышенного уровня сахара в крови

Три важных параметра, которые нужно контролировать, чтобы жить долго

Популярная механика
На черепе гоминина из Дманиси нашли три травматических повреждения На черепе гоминина из Дманиси нашли три травматических повреждения

Изменение костной ткани гоминина, возможно, связано с инфекционным заболеванием

N+1
Культура ненависти Культура ненависти

Зачем человеку ненависть и как с ней жить

СНОБ
Куда ни кинь, всюду Кын Куда ни кинь, всюду Кын

«Подельники»: закон в отдельно взятой деревне

Weekend
Гадание по первым морщинам: как научиться принимать свой возраст Гадание по первым морщинам: как научиться принимать свой возраст

Можно ли спрогнозировать, как именно мы будем стареть?

Psychologies
Бюстгальтер: кому он необходим, а кому лучше отказаться от него? Бюстгальтер: кому он необходим, а кому лучше отказаться от него?

Какие бюстгальтеры покупать нельзя?

Cosmopolitan
Стрижка Гитлера, укладка «дурочка» и еще 3 прически, которые запрещались в СССР Стрижка Гитлера, укладка «дурочка» и еще 3 прически, которые запрещались в СССР

Советские представления о красоте были подвержены жестким стандартам

Cosmopolitan
В каких странах получить ВНЖ дешевле и проще всего В каких странах получить ВНЖ дешевле и проще всего

Где в новых условиях можно получить ВНЖ и по какой программе можно переехать?

Forbes
Открыть в приложении