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

Главными последствиями засух последних лет назвали голод и кризис гидроэнергетики Главными последствиями засух последних лет назвали голод и кризис гидроэнергетики

Какие ужасные вещи назвали главными последствиями засух

N+1
Физики получили поляритоны из волн материи Физики получили поляритоны из волн материи

Физики изучили поведение поляритонов на основе волн материи

N+1
На Марсе будут расти дома: ученые придумали способ, который решит проблему колонизации На Марсе будут расти дома: ученые придумали способ, который решит проблему колонизации

Как строить из того, что предлагает сам Марс?

Inc.
Где взять энергию Где взять энергию

Простые и эффективные способы, которые помогут подзарядить внутренние батарейки

Лиза
Недобрососедские отношения: как зумеры обесценили мечту миллениалов и что из этого получилось Недобрососедские отношения: как зумеры обесценили мечту миллениалов и что из этого получилось

Почему зумерам и миллениалами так сложно взаимодействовать друг с другом?

Правила жизни
Зачем прощать себя и как Зачем прощать себя и как

Ключевой фактор качества жизни — эмоции

СНОБ
«Я заботился о своих партнершах, а они от меня уходили» «Я заботился о своих партнершах, а они от меня уходили»

Как корректно проанализировать собственные отношения?

Psychologies
Отрывок из книги Стивена Кинга «Билли Саммерс» Отрывок из книги Стивена Кинга «Билли Саммерс»

Отрывок из нуарного детектива Стивена Кинга «Билли Саммерс»

СНОБ
35 лет: действительно ли я хочу ребенка? 35 лет: действительно ли я хочу ребенка?

Стоит ли заводить детей после 35 лет?

Psychologies
Без кота жизнь не та: 35 интересных фактов про кошек Без кота жизнь не та: 35 интересных фактов про кошек

Факты о кошках: 35 наблюдений о пушистых хищниках

Популярная механика
Металинза сгенерировала и сфокусировала вакуумный ультрафиолет Металинза сгенерировала и сфокусировала вакуумный ультрафиолет

Металинза, которая одновременно генерирует и фокусирует когерентное излучение

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

Путеводитель Esquire по библиографии Лимонова

Esquire
15 минут, чтобы взбодриться: экспресс-тренировка на все тело 15 минут, чтобы взбодриться: экспресс-тренировка на все тело

Тренировка, которая обеспечит нагрузку на все мышечные группы за 15 минут

Cosmopolitan
5 книг, которые помогут достичь успеха в выбранной нише 5 книг, которые помогут достичь успеха в выбранной нише

Книги, которые запросто справятся с ролью инструктора по достижению успеха

Популярная механика
Что такое эмоциональные качели и как избежать манипуляций в отношениях Что такое эмоциональные качели и как избежать манипуляций в отношениях

Есть те, кто считает, что буря страстей — залог крепкой привязанности

РБК
Что делать, если увидели дельфина в открытом море: можно ли плыть к нему Что делать, если увидели дельфина в открытом море: можно ли плыть к нему

Что будет, если вы встретите диких дельфинов в открытом море?

Популярная механика
Энеолитическим скотоводам из Предкавказья приглянулось овечье молоко Энеолитическим скотоводам из Предкавказья приглянулось овечье молоко

Молекулярные биологи провели исследование зубного камня у 45 древних людей

N+1
Самка нетопыря преодолела 2486 километров из России во Францию и установила рекорд миграции для рукокрылых Самка нетопыря преодолела 2486 километров из России во Францию и установила рекорд миграции для рукокрылых

Предыдущий рекорд составлял 2224 километров.

N+1
«Смерть, ритуал и вера: риторика погребальных обрядов» «Смерть, ритуал и вера: риторика погребальных обрядов»

Один из самых популярных ответов на вопрос, как люди реагируют на тяжелую утрату

N+1
Папа, плати! Папа, плати!

С кого будут взимать алименты в 2022 году

Лиза
Сосновые опилки помогли обнаружить аномальный гравитационный градиент температуры Сосновые опилки помогли обнаружить аномальный гравитационный градиент температуры

Ученые судили о разнице температур с помощью нескольких термопар

N+1
«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
Весеннее расхламление Весеннее расхламление

Как начать весеннее расхламление и от чего избавиться в первую очередь

Лиза
5 самых распространенных мифов о кормах для кошек 5 самых распространенных мифов о кормах для кошек

На главные вопросы о кормах для кошек отвечают ветеринары

Maxim
Любовь и деньги крепко связаны: 5 метких цитат Ремарка, которые это доказывают Любовь и деньги крепко связаны: 5 метких цитат Ремарка, которые это доказывают

Эрих Мария Ремарк - значимый писатель для нескольких поколений

Cosmopolitan
Рис отечества Рис отечества

«Патинко»: сто лет корейских иммигрантов в Японии

Weekend
Почему мужчина теряет интерес к женщине и что делать, чтобы его вернуть Почему мужчина теряет интерес к женщине и что делать, чтобы его вернуть

Вы чувствуете, что мужчина отдаляется?

Psychologies
Черная дырка от бублика Черная дырка от бублика

«Все везде и сразу»: налоговый вычет в условиях мультивселенной

Weekend
Ипотечная дилемма: брать или не брать? Ипотечная дилемма: брать или не брать?

Вопрос «куда нести деньги из-под дивана» возникает все чаще

Maxim
10 комедий на любой вкус (с терапевтическим эффектом) 10 комедий на любой вкус (с терапевтическим эффектом)

Старое доброе кино, которое развлекает, поднимает настроение и дает пищу для ума

Esquire
Открыть в приложении