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

Генетики выявили старейшего известного домашнего кота Китая Генетики выявили старейшего известного домашнего кота Китая

Самая ранняя домашняя кошка жила в VIII или IX веках нашей эры

N+1
41 лайфхак для уборки дома с помощью натуральных средств 41 лайфхак для уборки дома с помощью натуральных средств

Хотите отчистить дом до блеска? Мы собрали все работающие методы в одну статью

Популярная механика
Чилийцы переоткрыли скрывавшуюся почти 130 лет лягушку Чилийцы переоткрыли скрывавшуюся почти 130 лет лягушку

В Чили спустя 130 лет переоткрыли полосатого шипогруда

N+1
Без Парка Горького и ВДНХ. Где погулять в Москве на майских — 5 небанальных маршрутов Без Парка Горького и ВДНХ. Где погулять в Москве на майских — 5 небанальных маршрутов

Нетипичные места для прогулок по Москве

СНОБ
Кто особенно склонен к изменам: 3 ключевые психологические черты, подталкивающие к неверности Кто особенно склонен к изменам: 3 ключевые психологические черты, подталкивающие к неверности

Почему некоторые люди изменяют, а другие — нет?

Psychologies
Где золото роют в горах Где золото роют в горах

Как работает крупнейший гринфилд-проект Владимира Потанина в Забайкалье

Forbes
Тихоходки покатались на улитках Тихоходки покатались на улитках

Тихоходки расселяются с помощью улиток

N+1
Что такое холодное отбеливание зубов Zoom 4 и кому оно подходит Что такое холодное отбеливание зубов Zoom 4 и кому оно подходит

Если природа не наделила тебя белоснежной улыбкой, это не проблема

Cosmopolitan
Вымерший гастерантус вымерший оказался невымершим Вымерший гастерантус вымерший оказался невымершим

Редкое растение переоткрыли почти 40 лет спустя после последней находки

N+1
Борьба за выживание: зачем женщинам ПМС Борьба за выживание: зачем женщинам ПМС

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

Psychologies
Диета для сушки тела: кому полезно, а кому не очень Диета для сушки тела: кому полезно, а кому не очень

Система питания, которая поможет устранить жировые отложения

VOICE
Гель с герпесвирусным вектором помог при буллезном эпидермолизе Гель с герпесвирусным вектором помог при буллезном эпидермолизе

Заживление ран ускорилось и стало более стойким

N+1
Защита от деменции: 3 черты характера, спасающие от старческого слабоумия Защита от деменции: 3 черты характера, спасающие от старческого слабоумия

У кого снижен риск возрастного угасания интеллектуальных способностей?

Psychologies
Королевское искушение: 5 блюд марокканской кухни Королевское искушение: 5 блюд марокканской кухни

В марокканской кухне экстравагантно сочетаются разные вкусы

Вокруг света
Врачи поставили испанцу диагноз по переползающим пятнам на коже Врачи поставили испанцу диагноз по переползающим пятнам на коже

Стронгилоидоз — редкая болезнь, которую вызывает круглый червь

N+1
Видеть насквозь: разбираемся, что такое машинное зрение и для чего оно нужно Видеть насквозь: разбираемся, что такое машинное зрение и для чего оно нужно

Как улучшение машинного зрения поможет человечеству?

Вокруг света
Аллергия — проклятье развитой цивилизации. Как избавиться от нежелательной реакции Аллергия — проклятье развитой цивилизации. Как избавиться от нежелательной реакции

Что именно вызывает реакцию и как избавиться от аллергии

ТехИнсайдер
Тектонические сдвиги: с чем столкнутся работодатели и соискатели в 2022 году Тектонические сдвиги: с чем столкнутся работодатели и соискатели в 2022 году

Что будет с вакансиями и каким настроением охвачены соискатели?

Forbes
Прототип доктора Лектора полвека сидит в стеклянной клетке: он до сих пор опасен Прототип доктора Лектора полвека сидит в стеклянной клетке: он до сих пор опасен

Кто такой Роберт Модсли и какую клятву он дал?

Cosmopolitan
Может ли вертолет летать без мотора: инженерное чудо Может ли вертолет летать без мотора: инженерное чудо

Можно ли построить планер, который взлетает с помощью винта?

Популярная механика
«Что это за Россия? XIX век» «Что это за Россия? XIX век»

Борис Гройс о том, в каком времени мы живем

Weekend
Поколение «сэндвич»: почему 50-летние так и не пожили в свое удовольствие Поколение «сэндвич»: почему 50-летние так и не пожили в свое удовольствие

Поколение «сэндвич» — почему их жизнь проходит в тисках между «надо» и «должен»

Psychologies
8 необычных способов применения губки для мытья посуды, о которых вы точно не знали 8 необычных способов применения губки для мытья посуды, о которых вы точно не знали

Что способна заменить губка, если под рукой не оказалось необходимых вещей?

Популярная механика
Лучшие драматические роли Джима Керри Лучшие драматические роли Джима Керри

Вспоминаем непривычно серьезные роли Джима Керри

Maxim
«После родов раздражаюсь на мужа» «После родов раздражаюсь на мужа»

Что делать, если один из молодых родителей не включается в новую роль?

Psychologies
Английские «люди» оказались скорее мужчинами Английские «люди» оказались скорее мужчинами

Судя по контексту, people — это скорее мужчины, чем женщины

N+1
Забытые рецепты кочевников: 3 блюда из конины Забытые рецепты кочевников: 3 блюда из конины

Отношение людей к употреблению в пищу конины определяют национальные обычаи

Вокруг света
Что нужно женщине в 18, 35, 55: цитата Софи Такер, избавившей мир от стереотипов Что нужно женщине в 18, 35, 55: цитата Софи Такер, избавившей мир от стереотипов

Актрису Софи Такер можно было бы назвать первой последовательницей бодипозитива

Cosmopolitan
Как Гусевской хрустальный завод хранит традиции старинного ремесла Как Гусевской хрустальный завод хранит традиции старинного ремесла

Почему хрусталь становится предметом роскоши?

РБК
Иосиф Бродский Иосиф Бродский

Бродский — поэт ресентимента

Дилетант
Открыть в приложении