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

Самоиндукция в поляритонном конденсате продлила биения его когерентности Самоиндукция в поляритонном конденсате продлила биения его когерентности

Физики обнаружили необычную спиновую динамику экситон-поляритонного конденсата

N+1
Есть ли жизнь без БАДов Есть ли жизнь без БАДов

О значении БАДов и о том, как улучшить самочувствие без них

СНОБ
Как взаимосвязаны ваша старость и взрыв сверхновой? Объясняет биофизик Как взаимосвязаны ваша старость и взрыв сверхновой? Объясняет биофизик

Продление жизни на 10-20 лет — не предел для современных медицинских технологий

Вокруг света
Джинсы и жвачка: как магазин «Березка» стал болью и мечтой советских людей Джинсы и жвачка: как магазин «Березка» стал болью и мечтой советских людей

Русское слово, написанное латиницей, было райским островком – целой эпохой

Cosmopolitan
Еда и мозг Еда и мозг

Что углеводы делают со здоровьем, мышлением и памятью

kiozk originals
Зачем женщине в любом возрасте нужен муж: меткое объяснение Галины Вишневской Зачем женщине в любом возрасте нужен муж: меткое объяснение Галины Вишневской

Как великая русская оперная дива определяла главную пользу от замужества

Cosmopolitan
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
NFT-неравенство: почему в диджитал-искусстве так мало женщин NFT-неравенство: почему в диджитал-искусстве так мало женщин

Новые технологии в искусстве не разрушили стеклянные потолки и стереотипы

Forbes
Крестьянское мясо для англосаксонских королей ушло на массовые пиршества Крестьянское мясо для англосаксонских королей ушло на массовые пиршества

Ученые исследовали рацион людей в раннесредневековой Англии

N+1
Как часто стоит стирать постельное белье, шторы и полотенца Как часто стоит стирать постельное белье, шторы и полотенца

Эти предметы пачкаются быстрее, чем нам кажется

Лиза
Почему люди не едят один бамбук: научный взгляд на природу наших вкусов Почему люди не едят один бамбук: научный взгляд на природу наших вкусов

Люди распространились по всему земному шару, потому что мы полностью всеядны

Вокруг света
Что делать, если нет кондиционера: 10 лайфхаков, которые помогут спастись от жары Что делать, если нет кондиционера: 10 лайфхаков, которые помогут спастись от жары

Эффективные способы, которые помогут спастись от жары дома без кондиционера

Популярная механика
6 случаев, когда учащенное сердцебиение абсолютно безопасно для твоего здоровья 6 случаев, когда учащенное сердцебиение абсолютно безопасно для твоего здоровья

Почему сердце начинает биться чаще?

Лиза
Почему техногенные катастрофы в фильмах и сериалах стали интереснее природных Почему техногенные катастрофы в фильмах и сериалах стали интереснее природных

Нашумевшие фильмы о техногенных катастрофах

СНОБ
Что произойдет, если исчезнут комары Что произойдет, если исчезнут комары

Что будет, если завтра в мире не останется ни одного комара?

Вокруг света
Да! Да!

Все эти люди в черном выводят ДНК дизайна Петербурга

Собака.ru
10 полезных продуктов на завтрак: как начать день правильно 10 полезных продуктов на завтрак: как начать день правильно

Не только овсянка и яичница — есть идеи для завтрака и повеселее

Популярная механика
«Воображаемый враг: Иноверцы в средневековой иконографии» «Воображаемый враг: Иноверцы в средневековой иконографии»

Как европейские художники изображали еретиков, грешников и нехристиан

N+1
«Краткая история насекомых: Шестиногие хозяева планеты». Палеоэнтомолог рассказывает об их становлении и развитии «Краткая история насекомых: Шестиногие хозяева планеты». Палеоэнтомолог рассказывает об их становлении и развитии

Отрывок из книги Александра Храмова — как появились насекомые-паразиты

N+1
«Муж играет в игры, свекровь меня ненавидит — может, развестись?» «Муж играет в игры, свекровь меня ненавидит — может, развестись?»

Что делать, если хочется срочно развестись? Вопрос читательницы

Psychologies
Борьба за выживание: зачем женщинам ПМС Борьба за выживание: зачем женщинам ПМС

Возможно, ПМС у женщин развился как полезная адаптация в ходе эволюции

Psychologies
«Империя наций: Этнографическое знание и формирование Советского Союза» «Империя наций: Этнографическое знание и формирование Советского Союза»

Как ученые помогали вырабатывать принципы устройства СССР

N+1
Психологически здоровая семья: 10 принципов, на которых она строится Психологически здоровая семья: 10 принципов, на которых она строится

Как построить здоровые отношения в семье?

Psychologies
Велосипеды СССР, часть 2: от «Орленка» до «Старт-шоссе» Велосипеды СССР, часть 2: от «Орленка» до «Старт-шоссе»

Какие велосипеды для подростков, взрослых и спортсменов были в СССР

Maxim
10 самых частых ошибок, которые вы совершаете, когда варите кофе дома 10 самых частых ошибок, которые вы совершаете, когда варите кофе дома

Даже если ваш кофе кажется вам и так вкусным, прочитайте эту статью

Популярная механика
Шакал добрался до Архангельской области Шакал добрался до Архангельской области

Взрослый самец шакала попался в волчий капкан в окрестностях деревни Цимола

N+1
Правила жизни Эди Седжвик Правила жизни Эди Седжвик

Правила жизни Эди Седжвик — модели, актрисы и музы Энди Уорхола

Esquire
Пикнофибры тупандактиля указали на разноцветное оперение предка птерозавров и динозавров Пикнофибры тупандактиля указали на разноцветное оперение предка птерозавров и динозавров

Палеонтологи изучили окаменевшие покровы птерозавра

N+1
15 вещей, которые ребенок должен знать и уметь к первому классу 15 вещей, которые ребенок должен знать и уметь к первому классу

Если ты родитель дошкольника, у нас есть план, чем вам заняться этим летом

Maxim
Станете ли вы в ближайшие десятилетия киборгом? Станете ли вы в ближайшие десятилетия киборгом?

Когда ученые предложат человечеству «прокачать» мозг с помощью технологий?

Вокруг света
Открыть в приложении