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

Гремучие змеи попили воды с тел сородичей Гремучие змеи попили воды с тел сородичей

Герпетологи изучили, как зеленые гремучники собирают дождевую воду

N+1
Когда терапевт ранит. Интервью с клиническим психологом Екатериной Оксанен о травмирующей психотерапии Когда терапевт ранит. Интервью с клиническим психологом Екатериной Оксанен о травмирующей психотерапии

Клинический психолог — что такое абьюзивная психотерапия?

СНОБ
Британские ученые превратили жирберги (отбросы из канализации) в парфюм! Британские ученые превратили жирберги (отбросы из канализации) в парфюм!

Ученые превратили отбросы из канализации в косметику и парфюм

ТехИнсайдер
Как выглядела первая «Мисс мира» на планете Как выглядела первая «Мисс мира» на планете

И вот летом 1951 года состоялся первый конкурс «Мисс мира»

Maxim
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Ужасы советского быта: как это было на самом деле Ужасы советского быта: как это было на самом деле

Доставать и успевать: каким был советский быт?

VOICE
Как Грант Петти стал миллиардером благодаря производству кинооборудования Как Грант Петти стал миллиардером благодаря производству кинооборудования

Как презрение к аутсорсингу и армия ютуберов могут привести бизнес к процветанию

Forbes
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
«Позовите капитана Ященко»: топ-10 самых смешных розыгрышей на 1 апреля «Позовите капитана Ященко»: топ-10 самых смешных розыгрышей на 1 апреля

День дурака запомнился нашим читательницам больше всего

Cosmopolitan
Анастасия Волочкова Анастасия Волочкова

Блиц-интервью с Анастасией Волочковой: неожиданные вопросы и быстрые ответы

ЖАРА Magazine
Внутренняя свобода Внутренняя свобода

Возможно ли соединить современный подход к планированию с классическим декором?

SALON-Interior
Знаменитые советские кабаки, в которых должен был побывать каждый Знаменитые советские кабаки, в которых должен был побывать каждый

Цветы, которые взошли в выжженном поле чайных и кафе-мороженых

Maxim
Миф о «расколдованности»: почему верили в магию в прошлом Миф о «расколдованности»: почему верили в магию в прошлом

Сегодня в словарях и учебниках можно встретить разные определения слова «магия»

Вокруг света
От эйфории до меланхолии: как обнаружить БАР у себя или у близкого От эйфории до меланхолии: как обнаружить БАР у себя или у близкого

БАР все еще связано с множеством искажений, мифов и предубеждений

Psychologies
Отрывок из романа Карме Риера «В запредельной синеве» Отрывок из романа Карме Риера «В запредельной синеве»

Отрывок из романа Карме Риера, выходящего в издательстве «Книжники»

СНОБ
Уровень социального неблагополучия матерей связали с объемом тканей мозга новорожденных Уровень социального неблагополучия матерей связали с объемом тканей мозга новорожденных

Как социальное неблагополучие матерей влияет их на их детей?

N+1
В каких продуктах больше всего скрытого сахара: бдительность не повредит В каких продуктах больше всего скрытого сахара: бдительность не повредит

В каких продуктах много «тайного» сахара

Популярная механика
С чего начинается родина: как отмечают День святого Патрика в Ирландии С чего начинается родина: как отмечают День святого Патрика в Ирландии

Наше — значит лучшее. Чтобы быть в этом уверенными, ирландцам не нужна реклама

Вокруг света
Бизнес по пирамиде Маслоу: как компании помогают сотрудникам поддерживать ментальное здоровье и что им это дает Бизнес по пирамиде Маслоу: как компании помогают сотрудникам поддерживать ментальное здоровье и что им это дает

Как позаботиться о своих сотрудниках и выбрать наиболее эффективный способ

Inc.
Мужчина случайно нашел на Байкале два древних медных кельта Мужчина случайно нашел на Байкале два древних медных кельта

Археологи исследовали два металлических кельта, найденные на побережье Байкала

N+1
Марсотрясения связали с активностью магмы в верхней мантии Марсотрясения связали с активностью магмы в верхней мантии

Сейсмограф SEIS зафиксировал 47 новых марсотрясений

N+1
Робин из Локсли Робин из Локсли

О Робин Гуде сложены несколько десятков баллад

Дилетант
5 вопросов об аллергии 5 вопросов об аллергии

Аллергия — болезнь, на которую не начхать

Maxim
Цихлид и скатов научили прибавлять и вычитать единицу Цихлид и скатов научили прибавлять и вычитать единицу

Цихлиды и скаты понимают арифметические операции

N+1
5 лучших книг Виктора Пелевина: подборка, которую должен прочитать каждый 5 лучших книг Виктора Пелевина: подборка, которую должен прочитать каждый

Самые крутые романы Виктора Пелевина

Популярная механика
Подснежник из прошлого: почему бывшие возвращаются по весне? Подснежник из прошлого: почему бывшие возвращаются по весне?

Почему призраки из прошлого продолжают возвращаться именно весной?

Cosmopolitan
Паркинсон, полиомиелит, паралич: карьера звезд с неизлечимыми болезнями Паркинсон, полиомиелит, паралич: карьера звезд с неизлечимыми болезнями

Знаменитости, которые преодолели свои заболевания и продолжили карьеру

VOICE
Одна вокруг света: «ванные» с вулканическим обогревом и крепость инков Одна вокруг света: «ванные» с вулканическим обогревом и крепость инков

167-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Эквадор

Forbes
Куличи Куличи

К этому празднику готовятся заранее. Красят яйца, делают пасхи и пекут куличи

Здоровье
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
Открыть в приложении