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

В гроте Мандрен обнаружили 48 обломков костей архаичных людей В гроте Мандрен обнаружили 48 обломков костей архаичных людей

Ученые проанализировали больше тысячи фрагментов костей из грота Мандрен

N+1
Смерть в кадре: фото, сделанные за считаные минуты до трагедии Смерть в кадре: фото, сделанные за считаные минуты до трагедии

Иногда в кадр попадают леденящие душу моменты

Cosmopolitan
Сразу две частные компании стартовали к Луне на одной ракете Сразу две частные компании стартовали к Луне на одной ракете

Две частные фирмы запустили аппараты на Луну в ракете SpaceX Falcon 9

ТехИнсайдер
Сила природы Сила природы

Куда отправиться, чтобы увидеть самые красивые места России

Forbes Life
«Если это не любовь, то что?»: созависимость в отношениях «Если это не любовь, то что?»: созависимость в отношениях

Почему мы выбираем холодных партнеров? Как отличить любовь от созависимости?

Psychologies
Вот о чем может рассказать цвет ваших ногтей: за ним нужно следить очень внимательно Вот о чем может рассказать цвет ваших ногтей: за ним нужно следить очень внимательно

Иногда цвет ногтей может говорить о наличии серьезных патологий

Популярная механика
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
Самые первые: достойная фантастика о вехах освоения космоса Самые первые: достойная фантастика о вехах освоения космоса

Фантастические книги о первых свершениях на ниве освоения космоса

Популярная механика
Можно ли по-научному объяснить искусство левитации: разоблачение трюка с зависанием человека в воздухе Можно ли по-научному объяснить искусство левитации: разоблачение трюка с зависанием человека в воздухе

Левитация — это магия? Нет, чистая механика

ТехИнсайдер
Худеем с удовольствием: поможет ли секс потерять несколько лишних килограммов Худеем с удовольствием: поможет ли секс потерять несколько лишних килограммов

Утром кекс, вечером секс — и красивая фигура не заставит себя долго ждать

Psychologies
Простые упражнения от головокружения Простые упражнения от головокружения

Головокружение – сигнал о том, что с организмом не все в порядке

Лиза
Преступление и «Казнь»: каким получился дебютный фильм Ладо Кватании Преступление и «Казнь»: каким получился дебютный фильм Ладо Кватании

Почему интересный криминальный триллер «Казнь» не без греха

РБК
Голоса в голове: что такое субличности и как они меняют наше представление о себе Голоса в голове: что такое субличности и как они меняют наше представление о себе

Отрывок из книги «Мои разные «я» — Ричард Шварц бросает вызов теории «мономозга»

Forbes
Депрессия у ребёнка Депрессия у ребёнка

Дети подвержены депрессии, только проявляется она совсем не так, как у взрослых

Здоровье
Как украсить яйца к Пасхе-2022: 10 самых стильных дизайнов Как украсить яйца к Пасхе-2022: 10 самых стильных дизайнов

Крутые варианты украшения яиц без использования привычных красителей

Cosmopolitan
Новые хоббиты Новые хоббиты

Герой этой истории из мексиканского города Морелия поселился... внутри холма

SALON-Interior
Быть добрее: о чем безумный фильм «Все везде и сразу» Быть добрее: о чем безумный фильм «Все везде и сразу»

«Все везде и сразу» — про отношения в семье и калейдоскоп мультивселенных

РБК
Как чашка кофе может привести к диабету и кому лучше от него отказаться Как чашка кофе может привести к диабету и кому лучше от него отказаться

Как узнать, можно ли вам кофе и сколько?

Популярная механика
Плавали, знаем: как тренироваться в бассейне, чтобы похудеть Плавали, знаем: как тренироваться в бассейне, чтобы похудеть

Выясняем, можно ли похудеть, плавая в бассейне, и как это сделать эффективно

VOICE
Стоки, съемки и продакшн: где теперь брать контент, если вы привыкли к фотобанкам Стоки, съемки и продакшн: где теперь брать контент, если вы привыкли к фотобанкам

Работать с привычными фото- и видеостоками стало сложнее

Inc.
Куда ни кинь, всюду Кын Куда ни кинь, всюду Кын

«Подельники»: закон в отдельно взятой деревне

Weekend
Зачем прощать себя и как Зачем прощать себя и как

Ключевой фактор качества жизни — эмоции

СНОБ
Металинза сгенерировала и сфокусировала вакуумный ультрафиолет Металинза сгенерировала и сфокусировала вакуумный ультрафиолет

Металинза, которая одновременно генерирует и фокусирует когерентное излучение

N+1
Сперматозоиды из стволовых клеток помогли зачать крысят Сперматозоиды из стволовых клеток помогли зачать крысят

Японские ученые вырастили сперматозоиды из эмбриональных клеток крысы

N+1
Как панды симулируют беременность, почему петух не глохнет от собственного кукареканья и другие 10 удивительных фактов Как панды симулируют беременность, почему петух не глохнет от собственного кукареканья и другие 10 удивительных фактов

Морской лев спасает жизни людям, а в Швейцарии решается вопрос о морских свинках

Популярная механика
Феликс Юсупов и Мария Романова: две яркие звезды на небосклоне парижской моды Феликс Юсупов и Мария Романова: две яркие звезды на небосклоне парижской моды

Феликс Юсупов и Мария Романова дополнили жизнерадостную историю моды

Вокруг света
Щелчки в наушниках помогли выспаться пожилым людям Щелчки в наушниках помогли выспаться пожилым людям

Звуковое воздействие во время сна усилило медленные волны пожилых людей

N+1
Длинный лук Длинный лук

Английский длинный лук обеспечил Англии грандиозные военные успехи

Дилетант
13 лучших фильмов о путешествиях во времени: классика, мимо которой невозможно пройти 13 лучших фильмов о путешествиях во времени: классика, мимо которой невозможно пройти

Лучшие фильмы о скачках, прыжках и всевозможных перемещениях во времени

ТехИнсайдер
Страшные соседи первобытных людей: вымершие животные, которых пережило человечество Страшные соседи первобытных людей: вымершие животные, которых пережило человечество

Огромные чудовища, живших в одно время с человеком

ТехИнсайдер
Открыть в приложении