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

«История гаданий и предсказаний. От ворожей и подблюдных песен до астрологии и карт Таро» «История гаданий и предсказаний. От ворожей и подблюдных песен до астрологии и карт Таро»

О магии, которая должна была изменить судьбу человека, — ворожбе

N+1
10 запрещенных советских фильмов 10 запрещенных советских фильмов

Шедевры советского кино, отправленные "на полку"

Esquire
В будущем зубы можно будет «лечить» волосами В будущем зубы можно будет «лечить» волосами

Есть ли способ восстанавливать поврежденные зубы?

ТехИнсайдер
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
Большое плавание Большое плавание

Экскурсия по «Планете Океан»

Weekend
Тонкий вопрос: опасно ли беременеть при молочнице? Тонкий вопрос: опасно ли беременеть при молочнице?

Опасно ли беременеть на фоне проблем с микрофлорой интимной зоны?

Cosmopolitan
Потемки катализа. Почему химики до сих пор ищут катализаторы на ощупь Потемки катализа. Почему химики до сих пор ищут катализаторы на ощупь

Катализаторы — химические соединения, которые ускоряют реакции

N+1
Как удалённо работать из Еревана Как удалённо работать из Еревана

Быстрый интернет, коворкинги, кафе Еревана — все об удаленке

VC.RU
У высокоранговых голых землекопов нашли увеличенную селезенку У высокоранговых голых землекопов нашли увеличенную селезенку

Селезенка у голых землекопов из одной колонии может сильно различаться

N+1
Взрослеют в эпоху глобальных перемен: есть ли надежда на поколение 20-летних Взрослеют в эпоху глобальных перемен: есть ли надежда на поколение 20-летних

Как и чем живет в современной России новое поколение?

Forbes
Рецидивисты оказались ключом к моделированию коррупции в Испании и Бразилии Рецидивисты оказались ключом к моделированию коррупции в Испании и Бразилии

Ученые сравнили структуру коррупционных скандалов в Испании и Бразилии

N+1
«Дети ТикТока»: что на самом деле волнует современную молодежь? «Дети ТикТока»: что на самом деле волнует современную молодежь?

Чему можно поучиться у очередного «потерянного поколения» зумеров?

Psychologies
Фитнес в 20 и 40 — разные вещи: как правильно тренироваться в зрелом возрасте Фитнес в 20 и 40 — разные вещи: как правильно тренироваться в зрелом возрасте

В чем ключевое отличие тренировок для 20-летних девушек и женщин после 40

Cosmopolitan
Стрижка Гитлера, укладка «дурочка» и еще 3 прически, которые запрещались в СССР Стрижка Гитлера, укладка «дурочка» и еще 3 прически, которые запрещались в СССР

Советские представления о красоте были подвержены жестким стандартам

Cosmopolitan
«Бандиты без автоматов»: как компания аферистов в начале 20 века обманула национальный банк и правительство Португалии «Бандиты без автоматов»: как компания аферистов в начале 20 века обманула национальный банк и правительство Португалии

В 1925 году Артур Рейс и его сообщники выпустили в оборот крупную партию банкнот

VC.RU
От липосакции до коррекции ушей: какую пластику мужчины делают чаще всего От липосакции до коррекции ушей: какую пластику мужчины делают чаще всего

Желание улучшить свою внешность присуще не только женщинам

Cosmopolitan
Как в России производят титан: технология настоящего Как в России производят титан: технология настоящего

Гигант ВСМПО-АВИСМА — неотъемлемая часть мирового авиапрома

Популярная механика
10 полезных продуктов для здоровья, которые необходимо есть после 60 лет 10 полезных продуктов для здоровья, которые необходимо есть после 60 лет

Правильно подобранный рацион поможет оставаться здоровой в любом возрасте

Популярная механика
Агент 355: кем была самая таинственная шпионка в истории США Агент 355: кем была самая таинственная шпионка в истории США

В книге шпионской организации код «355» расшифровывается как «Леди»

Вокруг света
Палеоантропологи обнаружили в Колыбели человечества пяточную кость гоминина Палеоантропологи обнаружили в Колыбели человечества пяточную кость гоминина

Палеоантропологи исследовали пяточную кость, обнаруженную во время раскопок

N+1
«Спартак» и космос: удивительные пересечения в истории клуба «Спартак» и космос: удивительные пересечения в истории клуба

За целый век у красно-белых появилось немало точек соприкосновения с космосом

Вокруг света
Толстые Толстые

Известный графский род Толстых не нуждается в представлении

Дилетант
Не нудная лекция, а историческое путешествие: профессия городской экскурсовод Не нудная лекция, а историческое путешествие: профессия городской экскурсовод

Как сегодня меняется профессия экскурсовода и где учат этому ремеслу

СНОБ
Британцы: что нужно знать о кошках этой породы Британцы: что нужно знать о кошках этой породы

Для тех, кто хочет завести британскую короткошерстную кошку

Популярная механика
Режиссер Юрий Муравицкий — о «Слуге двух господ» и Театре на Таганке Режиссер Юрий Муравицкий — о «Слуге двух господ» и Театре на Таганке

Юрий Муравицкий рассказал, как заставить пьесу Гольдони звучать современно

СНОБ
Длинный лук Длинный лук

Английский длинный лук обеспечил Англии грандиозные военные успехи

Дилетант
«Русская кухня: от мифа к науке»: как и почему менялись кулинарные традиции и вкусы людей «Русская кухня: от мифа к науке»: как и почему менялись кулинарные традиции и вкусы людей

Отрывок из книги «Русская кухня: от мифа к науке» — о рыбе в СССР

N+1
Беззубое совершенство: 6 медицинских диагнозов Моны Лизы Беззубое совершенство: 6 медицинских диагнозов Моны Лизы

Мнения экспертов-медиков, заинтересовавшихся здоровьем Джоконды

Вокруг света
«В декрете перестала радоваться жизни — мне никто не помогает» «В декрете перестала радоваться жизни — мне никто не помогает»

Для молодой мамы нормально временами ощущать усталость и упадок сил

Psychologies
Зарядка для похудения Зарядка для похудения

5 комплексов эффективных упражнений для похудения

Лиза
Открыть в приложении