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

«История Сопротивления во Франции: 1940-1944» «История Сопротивления во Франции: 1940-1944»

Как немцы выслеживали участников подполья во время Сопротивления во Франции

N+1
Советская романтика: речные трамвайчики на Москве-реке Советская романтика: речные трамвайчики на Москве-реке

Вспоминаем историю московских речных трамвайчиков

Maxim
Уязвимое место: почему колени так часто травмируются Уязвимое место: почему колени так часто травмируются

Почему колени — такое болезненное и уязвимое место в теле человека?

ТехИнсайдер
Окончательная смена декораций Окончательная смена декораций

Как Гриша Брускин из официального художника опять стал неофициальным

Weekend
Нейробиолог назвал привычку, объединяющую гениев. А у вас она есть? Нейробиолог назвал привычку, объединяющую гениев. А у вас она есть?

Настоящий прорыв мысли начинается в тишине и одиночестве

Maxim
6 главных ошибок при заваривании чая, которые превращают напиток в яд 6 главных ошибок при заваривании чая, которые превращают напиток в яд

Англичане, рекомендующие по поводу и без повода выпить чашечку чая, правы

Популярная механика
Моногамия, полигамия, полиамория: как любовные отношения превратились в проект Моногамия, полигамия, полиамория: как любовные отношения превратились в проект

Чем различаются моногамия, полигамия и полиамория и причем здесь ромкомы

Forbes
Финансовое поведение и стресс: почему позитивное мышление — плохой помощник Финансовое поведение и стресс: почему позитивное мышление — плохой помощник

Как правильно выходить из кризисных ситуаций

Forbes
10 фактов о долларе в день его рождения 10 фактов о долларе в день его рождения

Вспоминаем самые интересные факты о самой популярной в мире валюте

Maxim
12 мифов о здоровом питании, которые заставляют нас покупать ненужные и даже вредные продукты 12 мифов о здоровом питании, которые заставляют нас покупать ненужные и даже вредные продукты

Разоблачаем вредные мифы о здоровом питании

Maxim
Сергей Лазарев: «Культа папы-артиста у нас в семье всё-таки нет» Сергей Лазарев: «Культа папы-артиста у нас в семье всё-таки нет»

Сергей Лазарев — о своих детях и творчестве

Cosmopolitan
Как надо воспитывать девушек: цитата Макаренко, актуальная до сих пор Как надо воспитывать девушек: цитата Макаренко, актуальная до сих пор

Способы воспитания, о которых рассказывал Макаренко, актуальны до сих пор

Cosmopolitan
Физики оценили роль квантовой когерентности в работе птичьего компаса Физики оценили роль квантовой когерентности в работе птичьего компаса

Как устроена чувствительность к магнитому полю у перелетных птиц?

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
«В декрете перестала радоваться жизни — мне никто не помогает» «В декрете перестала радоваться жизни — мне никто не помогает»

Для молодой мамы нормально временами ощущать усталость и упадок сил

Psychologies
Как живет один из лучших футболистов мира: спит на одном боку, тренируется с женой и начинает прием пищи с десерта Как живет один из лучших футболистов мира: спит на одном боку, тренируется с женой и начинает прием пищи с десерта

Секреты Роберта Левандовски из «Баварии»

Maxim
7 лайфхаков для стойкости парфюма 7 лайфхаков для стойкости парфюма

От чего зависит стойкость аромата и как продлить жизнь приятному запаху

VOICE
Как устроена работа бортпроводницы: 5 фактов, о которых не догадываются обычные пассажиры Как устроена работа бортпроводницы: 5 фактов, о которых не догадываются обычные пассажиры

Стюардесса рассказала, как выглядит полет глазами экипажа воздушного судна

Вокруг света
Что такое Песах, чем он отличается от Пасхи и при чем тут маца и кровь? Что такое Песах, чем он отличается от Пасхи и при чем тут маца и кровь?

Что там у иудеев с Песахом? Сейчас расскажем.

Maxim
Страшно красивые: 9 ядовитых цветов для собак Страшно красивые: 9 ядовитых цветов для собак

Если вы хозяин собаки, то вы должны знать, что некоторые растения токсичны

Популярная механика
«Бог создал целые числа. Математические открытия, изменившие историю»: Стивен Хокинг исследует важнейшие математические труды «Бог создал целые числа. Математические открытия, изменившие историю»: Стивен Хокинг исследует важнейшие математические труды

Сложно представить современную науку без аналитической геометрии

N+1
18 книг Эдуарда Лимонова, которые нужно прочитать 18 книг Эдуарда Лимонова, которые нужно прочитать

Путеводитель Esquire по библиографии Лимонова

Esquire
Зачем имитировать голод? Зачем имитировать голод?

Для долголетия нужно жить впроголодь – или голод можно просто «изобразить»?

Здоровье
«Все везде и сразу»: как «Матрица», только о сепарации «Все везде и сразу»: как «Матрица», только о сепарации

«Я горжусь тобой» — чего только не делают люди, чтобы услышать эту фразу

Psychologies
Назвала дочь в честь затонувшего судна: драматичные истории граждан Российской империи с «Титаника» Назвала дочь в честь затонувшего судна: драматичные истории граждан Российской империи с «Титаника»

Истории «российских подданных» с «Титаника»

Вокруг света
Бизнес по пирамиде Маслоу: как компании помогают сотрудникам поддерживать ментальное здоровье и что им это дает Бизнес по пирамиде Маслоу: как компании помогают сотрудникам поддерживать ментальное здоровье и что им это дает

Как позаботиться о своих сотрудниках и выбрать наиболее эффективный способ

Inc.
Почему закон о запрете курения в общественных местах не решил проблемы отелей Почему закон о запрете курения в общественных местах не решил проблемы отелей

Отельеры надеялись, что закон решит проблемы с курящими людьми

СНОБ
Как понять, что пора уходить от мужчины? Расскажет его знак зодиака Как понять, что пора уходить от мужчины? Расскажет его знак зодиака

Как известно, все знаки зодиака в отношениях ведут себя по-разному

Cosmopolitan
Стюардесса из «Экипажа» и Алена Савина в «Чародеях»: вспоминаем лучшие роли Александры Яковлевой Стюардесса из «Экипажа» и Алена Савина в «Чародеях»: вспоминаем лучшие роли Александры Яковлевой

Самые яркие роли актрисы Александры Яковлевой

Maxim
Технологии в музеях: как антибликовое стекло защищает ценные экспонаты и предметы искусства Технологии в музеях: как антибликовое стекло защищает ценные экспонаты и предметы искусства

Разработка и оформление витрин экспозиции ― важный этап для музейной выставки

Популярная механика
Открыть в приложении