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

Миниатюрный орнитоптер стал одноногим прыгуном Миниатюрный орнитоптер стал одноногим прыгуном

Как инженеры создали робота-прыгуна массой меньше грамма

N+1
Эволюционный успех воронов и ворон объяснили длинными крыльями и крупным телом и мозгом Эволюционный успех воронов и ворон объяснили длинными крыльями и крупным телом и мозгом

Орнитологи выяснили, что эволюционный успех воронов связан с длинными крыльями

N+1
Нерабочий парашют и утечка ядовитого газа: 5 страшных космических катастроф Нерабочий парашют и утечка ядовитого газа: 5 страшных космических катастроф

5 крупных катастроф, когда-либо происходивших в космосе

ТехИнсайдер
Модифицированный молочный лактококк предотвратит кишечный дисбактериоз после приема антибиотиков Модифицированный молочный лактококк предотвратит кишечный дисбактериоз после приема антибиотиков

Биологи изменили геном бактерии Lactococcus lactis

N+1
Почему женщины бегают к тарологам в 30, а мужчины верят в теории заговора после 50 лет Почему женщины бегают к тарологам в 30, а мужчины верят в теории заговора после 50 лет

Почему женщины склонны впадать в эзотерику в молодом возрасте, а мужчины в 50

Psychologies
«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
Принцесса скрывается от папарацци: как Елизавета II ездила в Париж в 1948 году Принцесса скрывается от папарацци: как Елизавета II ездила в Париж в 1948 году

Отрывок из книги «Елизавета II. Королева мира. Монарх и государственный деятель»

Forbes
О чем врут мужчины: 12 распространенных уловок О чем врут мужчины: 12 распространенных уловок

Разбираем лживые заверения, которыми мужчины-манипуляторы нас «заманивают»

Psychologies
«Из этого леса выхода нет» «Из этого леса выхода нет»

Ладо Кватания о маньяках, Балабанове и своей «Казни»

Weekend
Медитация – расслабление и самопознание Медитация – расслабление и самопознание

Практика медитации в последнее время набирает все большую популярность

Здоровье
Как похудеть: 9 упражнений и советы экспертов Как похудеть: 9 упражнений и советы экспертов

Рассказываем, как похудеть, тренируясь дома

РБК
Как подстричь себе волосы без посторонней помощи Как подстричь себе волосы без посторонней помощи

Самостоятельно подстричь себе волосы не так сложно, как кажется

VOICE
Шакал добрался до Архангельской области Шакал добрался до Архангельской области

Взрослый самец шакала попался в волчий капкан в окрестностях деревни Цимола

N+1
Женщина-собственница: чем ты рискуешь, если считаешь мужчину своим имуществом Женщина-собственница: чем ты рискуешь, если считаешь мужчину своим имуществом

«Мой мужчина должен быть только моим» — чем это может обернуться на практике?

Cosmopolitan
Свет лопающихся пузырьков оказался неклассическим Свет лопающихся пузырьков оказался неклассическим

Канадские физики детально исследовали статистические свойства света

N+1
Блогер Стася Морозова: похудела на 30 кг сама и расскажет тебе – как Блогер Стася Морозова: похудела на 30 кг сама и расскажет тебе – как

Стася Морозова: прийти в форму можно без особых усилий

Cosmopolitan
Хроническая тревожность: почему очень опасно постоянно переживать и волноваться Хроническая тревожность: почему очень опасно постоянно переживать и волноваться

Тебе знакомо чувство странной, иррациональной тревоги?

Cosmopolitan
Директор Фонда Хабенского Екатерина Бартош — о благотворительности Директор Фонда Хабенского Екатерина Бартош — о благотворительности

Екатерина Бартош — о работе с холодной головой и важности помощи фандрайзинга

СНОБ
Фейсфитнес за 5 минут: гимнастика для лица, которую можно делать даже на работе Фейсфитнес за 5 минут: гимнастика для лица, которую можно делать даже на работе

Специальная гимнастика для мышц лица может дать потрясающий результат

VOICE
Сама стояла за кассой: почему все боятся новую главу Zara Сама стояла за кассой: почему все боятся новую главу Zara

Ее называют секретным оружием Zara и одной из провидиц модной индустрии

Cosmopolitan
Поющая пила оказалась топологическим изолятором Поющая пила оказалась топологическим изолятором

В основе любого музыкального инструмента способность поддерживать колебания

N+1
Как помочь человеку умереть спокойно: откровения доулы смерти Как помочь человеку умереть спокойно: откровения доулы смерти

Доула смерти откровенно рассказывает о своей работе

Psychologies
Как записать видео с экрана: несколько простых способов Как записать видео с экрана: несколько простых способов

Рассказываем о том, как записать видео с экрана компьютера

CHIP
Как привести мысли в порядок. Практика «белого листа» от эксперта Как привести мысли в порядок. Практика «белого листа» от эксперта

Почему мысли разбегаются и как не распыляться

Лиза
Сати Казанова: «Жизнь рядом со Стефано стала легкой и радостной» Сати Казанова: «Жизнь рядом со Стефано стала легкой и радостной»

Сати Казанова – одна из самых ярких бывших участниц группы «Фабрика»

Лиза
Женщины в русской поэзии XVIII и начала XIX века. Фрагмент новой книги филолога Марии Нестеренко Женщины в русской поэзии XVIII и начала XIX века. Фрагмент новой книги филолога Марии Нестеренко

В России писательницы существовали задолго до Серебряного века

Esquire
Нюансы обучения в зрелом возрасте, или Почему полезно заняться музыкой в 35 лет Нюансы обучения в зрелом возрасте, или Почему полезно заняться музыкой в 35 лет

Может ли музыка помочь обрести новый опыт?

Psychologies
Табло со статистикой смертей в ДТП увеличили количество аварий на дорогах Техаса Табло со статистикой смертей в ДТП увеличили количество аварий на дорогах Техаса

Табло со статистикой смертей на дорогах Техаса отвлекли водителей от дороги

N+1
Миф о «расколдованности»: почему верили в магию в прошлом Миф о «расколдованности»: почему верили в магию в прошлом

Сегодня в словарях и учебниках можно встретить разные определения слова «магия»

Вокруг света
Миллион долларов в месяц: на что тратит деньги Павел Дуров Миллион долларов в месяц: на что тратит деньги Павел Дуров

Павел Дуров говорит, что деньги для него не главное. Разбираемся, так ли это

РБК
Открыть в приложении