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

Трансмонный кубит достиг миллисекундной когерентности Трансмонный кубит достиг миллисекундной когерентности

Физики изготовили трансмонные кубиты из напыленной пленки ниобия

N+1
Физики уточнили вклад антигиперонов в рождение антипротонов в протон-гелиевых столкновениях Физики уточнили вклад антигиперонов в рождение антипротонов в протон-гелиевых столкновениях

Физики сообщили о детальном исследовании процессов рождения антипротонов

N+1
Возможно, математик раскрыл тайну красивейших птичьих мурмураций Возможно, математик раскрыл тайну красивейших птичьих мурмураций

Математик Энди Рейнольдс, возможно, разгадал тайну птичьих мурмураций

ТехИнсайдер
Воспитание в эпоху перемен: за что нас будут критиковать дети? Воспитание в эпоху перемен: за что нас будут критиковать дети?

Как правильно растить ребенка? Быть строгим родителем или давать полную свободу?

Psychologies
Вопрос психологу: что мешает нам экономить и как изменить свое отношение к деньгам Вопрос психологу: что мешает нам экономить и как изменить свое отношение к деньгам

Почему экономия часто кажется наказанием и как можно изменить это восприятие

Правила жизни
Как посевной инвестор Анна Фан создала лучшее в мире портфолио из стартапов Как посевной инвестор Анна Фан создала лучшее в мире портфолио из стартапов

Анна Фан умеет разглядеть потенциал стартапа в самом начале его пути

Forbes
Для чего организму нужен калий и в каких продуктах он содержится Для чего организму нужен калий и в каких продуктах он содержится

Калий — микроэлемент, который помогает нормальной работе нервной системы

РБК
Удивительные факты о древних людях: истории от антрополога Станислава Дробышевского Удивительные факты о древних людях: истории от антрополога Станислава Дробышевского

Вся правда о жизни древних людей

Популярная механика
Сушите весла Сушите весла

Почему ограничения изменят рынок суперъяхт во всем мире и помешают его развитию

Forbes Life
«Бывший муж привел нашу маленькую дочь на встречу с любовницей» «Бывший муж привел нашу маленькую дочь на встречу с любовницей»

Как сделать минимальным ущерб от развода для маленького ребенка?

Psychologies
Почему комедия Почему комедия

Советские фильмы, которые не смогли пройти цензуру

Популярная механика
Мама, ты не одна! Мама, ты не одна!

От пособий до налоговых льгот: на что сегодня может рассчитывать мать-одиночка

Лиза
«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
Не только «Москва»: 10 знаменитых кораблей российского флота, которые затонули Не только «Москва»: 10 знаменитых кораблей российского флота, которые затонули

Некоторые из них тонули бездарно, другие подарили нам героические истории.

Maxim
«Родители планируют отдать мне племянницу под опеку, а я хочу жить для себя» «Родители планируют отдать мне племянницу под опеку, а я хочу жить для себя»

Нужно ли отказываться от себя ради семьи?

Psychologies
Один виток вокруг Земли: что происходило в странах, над которыми пролетал Юрий Гагарин Один виток вокруг Земли: что происходило в странах, над которыми пролетал Юрий Гагарин

Что происходило в странах, над которыми пролетал первый в мире космонавт

Вокруг света
7 опасных продуктов, которыми вы никогда не должны кормить собак 7 опасных продуктов, которыми вы никогда не должны кормить собак

Какие фрукты и овощи собакам давать можно, а какие — нельзя

Популярная механика
Альпийские кузнецы железного века полакомились плодами орешника и черемухи Альпийские кузнецы железного века полакомились плодами орешника и черемухи

Палеоботаник исследовала материалы, собранные на раскопках альпийской кузницы

N+1
Анастасия Волочкова Анастасия Волочкова

Блиц-интервью с Анастасией Волочковой: неожиданные вопросы и быстрые ответы

ЖАРА Magazine
Пропали без следа: 4 жуткие истории массовых исчезновений Пропали без следа: 4 жуткие истории массовых исчезновений

Человек не может просто взять и раствориться в воздухе... или может?

VOICE
Оперная певица Хибла Герзмава: Я хочу быть счастливой тихо Оперная певица Хибла Герзмава: Я хочу быть счастливой тихо

Оперная певица Хибла Герзмава о любви, работе и личной жизни

СНОБ
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
Альфред Адлер: почему цель так важна в жизни человека Альфред Адлер: почему цель так важна в жизни человека

Альфред Адлер и его «наука жить»

Psychologies
Можно ли выпасть во время катания на американских горках и другие интересные факты о парке развлечений Можно ли выпасть во время катания на американских горках и другие интересные факты о парке развлечений

Выясняем все подробности о создании и устройстве парка аттракционов

Популярная механика
Отправить 10000 сообщений и не сойти с ума: зачем компаниям нужен чат-бот Отправить 10000 сообщений и не сойти с ума: зачем компаниям нужен чат-бот

Сегодня социальные сети - основной инструмент коммуникации

Популярная механика
Задача разработчиков: для чего нужно прототипирование интерфейсов Задача разработчиков: для чего нужно прототипирование интерфейсов

Что такое прототипирование интерфейсов и с какой целью используется?

Популярная механика
В чем причина вашего неуспеха: чек-лист для идеалистов В чем причина вашего неуспеха: чек-лист для идеалистов

Иногда корни жизненных неудач скрыты в наших внутренних установках

Psychologies
Здоровый и крепкий сон: какие продукты нужно есть на ночь Здоровый и крепкий сон: какие продукты нужно есть на ночь

Добрый совет о том, что есть перед сном, чтобы высыпаться

Популярная механика
Здесь и сейчас Здесь и сейчас

О текущем моменте, размышлениях о будущем, развитии российских брендов

OK!
Самые знаковые модные выходы Эммы Уотсон — от образа современной принцессы до активизма Самые знаковые модные выходы Эммы Уотсон — от образа современной принцессы до активизма

Рассматриваем самые красивые, интересные и важные наряды Уотсон

Esquire
Открыть в приложении