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

Астрономы отыскали удивительно развитую перемычку у спиральной галактики в ранней Вселенной Астрономы отыскали удивительно развитую перемычку у спиральной галактики в ранней Вселенной

Астрономы обнаружили у галактики J0107a необычно развитую центральную перемычку

N+1
Слабое магнитное поле остановило вращение молекул Слабое магнитное поле остановило вращение молекул

Физики исследовали возможность управления исходом дифракции молекул дейтерия

N+1
Дети и шимпанзе отказались от вознаграждения ради видео с социальными взаимодействиями Дети и шимпанзе отказались от вознаграждения ради видео с социальными взаимодействиями

Дети и взрослые шимпанзе проявляют особый интерес к социальным взаимодействиям

N+1
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
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

Как понять, кого нужно избегать? Да и нужно ли на самом деле?

Psychologies
Женщины после сорока: как мы меняемся Женщины после сорока: как мы меняемся

Жизнь женщины после сорока полна удивительных открытий

Psychologies
Зарядка для похудения Зарядка для похудения

5 комплексов эффективных упражнений для похудения

Лиза
Дьявол у двери: 5 тайн и загадок Нотр-Дама Дьявол у двери: 5 тайн и загадок Нотр-Дама

О Нотр-Даме веками ходит множество мрачных легенд

Вокруг света
Смотри в оба! Смотри в оба!

Несколько самых распространенных мифов о глазах

Лиза
12 лайфхаков для счастливой жизни с котом 12 лайфхаков для счастливой жизни с котом

Как с помощью минимальных усилий сделать так, чтобы кота все устраивало

Maxim
«Пронзительно громко»: метафоричный сериал с Николь Кидман про современных женщин «Пронзительно громко»: метафоричный сериал с Николь Кидман про современных женщин

Каким получился сериал-экранизация сборника рассказов Сесилии Ахерн?

Forbes
Как в СССР появились БОРЗые: 5 самых известных тунеядцев Как в СССР появились БОРЗые: 5 самых известных тунеядцев

Они были не бездельниками, а людьми творческих профессий

Вокруг света
Гадание по первым морщинам: как научиться принимать свой возраст Гадание по первым морщинам: как научиться принимать свой возраст

Можно ли спрогнозировать, как именно мы будем стареть?

Psychologies
Вершки и корешки с историей: 9 древнейших овощей на нашей грядке Вершки и корешки с историей: 9 древнейших овощей на нашей грядке

Какой путь проделали овощные культуры, прежде чем оказаться на наших грядках?

Вокруг света
6 способов не впадать в ступор во время трудного разговора 6 способов не впадать в ступор во время трудного разговора

Можно ли развить иммунитет в общении и не терять дар речи во время разговоров?

Psychologies
Как контролировать сильные эмоции: 4 шага к спокойствию Как контролировать сильные эмоции: 4 шага к спокойствию

Во всех случаях сильные переживания подчиняют себе жизнь. Как с ними справиться?

Psychologies
Беззубое совершенство: 6 медицинских диагнозов Моны Лизы Беззубое совершенство: 6 медицинских диагнозов Моны Лизы

Мнения экспертов-медиков, заинтересовавшихся здоровьем Джоконды

Вокруг света
Нефть, ретейл, перевозки: на чем зарабатывают богатейшие self-made женщины в мире Нефть, ретейл, перевозки: на чем зарабатывают богатейшие self-made женщины в мире

На чем разбогатели self-made женщины

Forbes
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
Как вылечить бессонницу без снотворных? Самое важное о когнитивно-поведенческой терапии, гигиене сна и циркадных ритмах Как вылечить бессонницу без снотворных? Самое важное о когнитивно-поведенческой терапии, гигиене сна и циркадных ритмах

Основной метод лечения бессонницы - это когнитивно-поведенческая терапия

Популярная механика
Четвертый возраст: когда пора начать жить Четвертый возраст: когда пора начать жить

«В сорок лет жизнь только начинается» — утверждала героиня известного фильма

Psychologies
Самка дзерена за пять лет преодолела почти половину длины экватора Самка дзерена за пять лет преодолела почти половину длины экватора

Антилопа совершила путешествие длиной 18000 километров

N+1
Как перестать думать о человеке: 5 советов психолога Как перестать думать о человеке: 5 советов психолога

Как справиться с зацикленностью на бывшем партнере

РБК
От Елизаветы II до Натальи Водяновой: 10 кукол Barbie в виде звезд От Елизаветы II до Натальи Водяновой: 10 кукол Barbie в виде звезд

Вспоминаем куклы Barbie в виде медийных личностей

РБК
5 фактов об автомобилях, которые должен знать даже «чайник» 5 фактов об автомобилях, которые должен знать даже «чайник»

5 вещей, которые должен знать современный водитель

Популярная механика
Ешь и молодей: 7 уникальных продуктов против старения Ешь и молодей: 7 уникальных продуктов против старения

Образ жизни и правильно подобранный рацион могут отодвинуть проявления старения

Популярная механика
5 по-настоящему полезных сладостей 5 по-настоящему полезных сладостей

Какие полезные вкусности стоит включить в привычный рацион

Psychologies
Загадочные письма Серклвилля: как один человек держал в страхе целый город Загадочные письма Серклвилля: как один человек держал в страхе целый город

История о любителе шпионить за людьми

Cosmopolitan
Как удалённо работать из Еревана Как удалённо работать из Еревана

Быстрый интернет, коворкинги, кафе Еревана — все об удаленке

VC.RU
Призывная комиссия Призывная комиссия

Служба в армии приводит к экономическим издержкам, которых можно было избежать

Forbes
Открыть в приложении