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

«Следующие 500 лет: Как подготовить человека к жизни на других планетах» «Следующие 500 лет: Как подготовить человека к жизни на других планетах»

Зачем превращать одни клетки в другие

N+1
Расстрел в ульяновском детсаду: что движет стрелками, нападающими на детей? Расстрел в ульяновском детсаду: что движет стрелками, нападающими на детей?

Что заставляет стрелков нападать на беззащитных

Psychologies
Излучение квазара подавило звездообразование в галактике из ранней Вселенной Излучение квазара подавило звездообразование в галактике из ранней Вселенной

Молекулярный газ ранней Вселенной разрушается под действием излучения квазара

N+1
5 лучших стилей тренировки для похудения: эксперты рассказали, как выбрать подходящий способ сжечь лишний вес 5 лучших стилей тренировки для похудения: эксперты рассказали, как выбрать подходящий способ сжечь лишний вес

Подборка тренировочных стилей для избавления от целлюлита и толcтых животов

Популярная механика
Экосистемы с обилием бабочек лучше адаптировались к внезапным засухам Экосистемы с обилием бабочек лучше адаптировались к внезапным засухам

Как бабочки делают экосистемы более устойчивыми к засухам

N+1
7 полезных привычек, которые помогут улучшить качество сна 7 полезных привычек, которые помогут улучшить качество сна

Простые привычки сделают наш сон более глубоким, продолжительным и целебным

Популярная механика
Каково это — быть женой миллионера: история от первого лица Каково это — быть женой миллионера: история от первого лица

Заблуждения о праздной и легкой жизни «жен с Рублевки» существуют до сих пор

Cosmopolitan
Крутящий момент двигателя: на что влияет и почему он так важен Крутящий момент двигателя: на что влияет и почему он так важен

Что такое крутящий момент двигателя как он связан с мощностью

РБК
Быть добрее: о чем безумный фильм «Все везде и сразу» Быть добрее: о чем безумный фильм «Все везде и сразу»

«Все везде и сразу» — про отношения в семье и калейдоскоп мультивселенных

РБК
Забытая первая роль Джима Керри потрясла фанатов — комик сдерживал свой талант Забытая первая роль Джима Керри потрясла фанатов — комик сдерживал свой талант

Послужной список Джима Керри открывался очень необычной ролью

Cosmopolitan
Физики научились управлять обменным взаимодействием с помощью лазера Физики научились управлять обменным взаимодействием с помощью лазера

Молекулу облучили одновременно инфракрасным и рентгеновскими излучениями

N+1
«Кокетка»: смешной сериал о феминистке, создавшей просветительский эротический журнал «Кокетка»: смешной сериал о феминистке, создавшей просветительский эротический журнал

Сериал «Кокетка» — история о том, как выпускать феминистский эротический журнал

Forbes
10 признаков того, что у тебя не хандра, а депрессия 10 признаков того, что у тебя не хандра, а депрессия

Как понять, когда пора к психотерапевту?

VOICE
Какие дома выбирают себе наши звезды и сколько это стоит: рассказывает бизнесмен Какие дома выбирают себе наши звезды и сколько это стоит: рассказывает бизнесмен

Разбираемся, где живут звезды

Cosmopolitan
Ешь и молодей: 7 уникальных продуктов против старения Ешь и молодей: 7 уникальных продуктов против старения

Образ жизни и правильно подобранный рацион могут отодвинуть проявления старения

Популярная механика
Самая крупнокалиберная пушка в мире: какая страна произвела на свет миномет калибром 914 мм Самая крупнокалиберная пушка в мире: какая страна произвела на свет миномет калибром 914 мм

Как вы думаете, какое орудие — самое крупнокалиберное в мире?

ТехИнсайдер
В волосах жертв ритуала капакоча обнаружили высокую концентрацию ртути В волосах жертв ритуала капакоча обнаружили высокую концентрацию ртути

Ученые исследовали семь мумий, найденных в Северном Чили

N+1
Натуральное – значит безопасное? Натуральное – значит безопасное?

Так ли однозначно влияние натуральных продуктов на организм человека?

Здоровье
Мерцающий огонь добавил динамики палеолитическим гравюрам Мерцающий огонь добавил динамики палеолитическим гравюрам

Ученые исследовали гравюры мадленской археологической культуры

N+1
«Мы не можем жить без космоса», «Друзья» и другие трогательные российские мультфильмы «Мы не можем жить без космоса», «Друзья» и другие трогательные российские мультфильмы

Главные отечественные мультфильмы — победители международных и российских премий

СНОБ
Что я узнала о красоте в 40 лет Что я узнала о красоте в 40 лет

Красота создается всей нашей жизнью, поэтому она всегда с нами

Psychologies
Диета без запретов: 10 эффективных углеводов, которые помогают худеть Диета без запретов: 10 эффективных углеводов, которые помогают худеть

Если есть больше правильных углеводов, сами не заметите, как похудеете!

Популярная механика
Отрывок из романа Карме Риера «В запредельной синеве» Отрывок из романа Карме Риера «В запредельной синеве»

Отрывок из романа Карме Риера, выходящего в издательстве «Книжники»

СНОБ
Враг внутри: как Илон Маск захватывает Twitter Враг внутри: как Илон Маск захватывает Twitter

С покупкой доли в компании он стал вести атаку на Twitter. Чего добивается Маск?

Forbes
Эдуард Лимонов Эдуард Лимонов

Как жил, кого любил и о чем мечтал хулиган, революционер Эдуард Лимонов

Esquire
Весеннее расхламление Весеннее расхламление

Как начать весеннее расхламление и от чего избавиться в первую очередь

Лиза
«Мои руки дрожали»: кто, когда и зачем сделал первое селфи в России «Мои руки дрожали»: кто, когда и зачем сделал первое селфи в России

Княжна Анастасия — девочка, сделавшая первое селфи в России

Cosmopolitan
Почему советские квартиры такие маленькие: раскрыта горькая причина Почему советские квартиры такие маленькие: раскрыта горькая причина

Почему СССР был такой большой страной, а квартиры в нем — такими маленькими

Cosmopolitan
«Десять уравнений, которые правят миром» «Десять уравнений, которые правят миром»

Отрывок из книги Дэвида Самптера «Десять уравнений, которые правят миром»

N+1
Зачем просить прощения Зачем просить прощения

Что делать человеку, которого много лет мучает совесть

СНОБ
Открыть в приложении