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 Норвегии вытаяла из-подо льда 3100-летняя кожаная туфля В Норвегии вытаяла из-подо льда 3100-летняя кожаная туфля

По данным ученых, это древнейшая обувь, найденная в Норвегии

N+1
Допинг: как он появился и почему с ним борется WADA Допинг: как он появился и почему с ним борется WADA

Что такое допинг и почему он запрещен?

Популярная механика
Огромная свалка комет: подлинная природа Плутона Огромная свалка комет: подлинная природа Плутона

Плутон больше не считают планетой, но от этого он не становится менее интересным

TechInsider
Магический феминизм Магический феминизм

«Пронзительно громко»: экранизация Сесилии Ахерн

Weekend
Названы 5 тайн Вселенной, которые человечеству еще предстоит разгадать Названы 5 тайн Вселенной, которые человечеству еще предстоит разгадать

Ученые до сих пор не знают ответов на многие фундаментальные вопросы

Вокруг света
Вымерший гастерантус вымерший оказался невымершим Вымерший гастерантус вымерший оказался невымершим

Редкое растение переоткрыли почти 40 лет спустя после последней находки

N+1
Русское серебро. Начало Русское серебро. Начало

Как в России искали и добывали серебро

Наука и жизнь
Путь к мечте: 10 заповедей счастливого человека Путь к мечте: 10 заповедей счастливого человека

Хорошая новость, что, какой бы сложной ни была ситуация, мы можем ее изменить

Psychologies
«Жена год вела двойную жизнь: как ее простить?» «Жена год вела двойную жизнь: как ее простить?»

Как простить измену?

Psychologies
Геохимики нашли все азотистые основания молекулы ДНК в углеродистых метеоритах Геохимики нашли все азотистые основания молекулы ДНК в углеродистых метеоритах

Геохимики нашли все четыре вида азотистых оснований, составляющих молекулу ДНК

N+1
Хакеры усиливают натиск Хакеры усиливают натиск

В России усложнилась ситуация с кибербезопасностью

Эксперт
Где золото роют в горах Где золото роют в горах

Как работает крупнейший гринфилд-проект Владимира Потанина в Забайкалье

Forbes
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

The Voicemag
Кризис среднего возраста: инструкция по применению Кризис среднего возраста: инструкция по применению

Главные страхи и переживания мужчин среднего возраста

Men’s Health
Здоровый и крепкий сон: какие продукты нужно есть на ночь Здоровый и крепкий сон: какие продукты нужно есть на ночь

Добрый совет о том, что есть перед сном, чтобы высыпаться

Популярная механика
Скрученный бислой стал ферромагнетиком под действием лазера Скрученный бислой стал ферромагнетиком под действием лазера

Физикам удалось превратить скрученный бислой в ферромагнетик

N+1
8 продуктов, которые ни в коем случае нельзя есть просроченными 8 продуктов, которые ни в коем случае нельзя есть просроченными

Некоторые продукты с последним ударом часов превращаются в настоящий яд

Популярная механика
Не поеду, а то заболею. Как перестать бояться за свое здоровье во время путешествий Не поеду, а то заболею. Как перестать бояться за свое здоровье во время путешествий

Возможность заболеть – не значит, что не стоит никуда ездить

Лиза
Герои нашего времени Герои нашего времени

Пространство с акцентом на натуральных материалах и новых технологиях

SALON-Interior
Какие подкасты слушать в кризисный период — выбор Inc. Какие подкасты слушать в кризисный период — выбор Inc.

Подкаста, которые могут помочь во время кризиса

Inc.
5 плохих и 5 хороших способов закончить отношения 5 плохих и 5 хороших способов закончить отношения

Есть способы расстаться по-хорошему и без взаимных обид

Psychologies
Как тараканы пережили катастрофу, уничтожившую динозавров: мастера выживания Как тараканы пережили катастрофу, уничтожившую динозавров: мастера выживания

Почему тараканы уцелели, когда на Землю упал огромный метеорит

Популярная механика
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
Любовь и деньги крепко связаны: 5 метких цитат Ремарка, которые это доказывают Любовь и деньги крепко связаны: 5 метких цитат Ремарка, которые это доказывают

Эрих Мария Ремарк - значимый писатель для нескольких поколений

Cosmopolitan
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 устроена работа компании Disney Как устроена работа компании Disney

Как устроена компания Disney, о пути от рядового сотрудника до ее главы

СНОБ
Проводящая мембрана помогла уменьшить потери углекислого газа при электролизе Проводящая мембрана помогла уменьшить потери углекислого газа при электролизе

Максимальная конверсия углекислого газа достигла 91 процента

N+1
Музыкант и актер Игорь Титов — о внутренних конфликтах Музыкант и актер Игорь Титов — о внутренних конфликтах

Артист Игорь Титов — о словах мастера и кризисе 30-летних

РБК
Дистанционное управление прожекторами на даче: просто, быстро и дешево Дистанционное управление прожекторами на даче: просто, быстро и дешево

Наладить дистанционное управление освещением на даче довольно просто

CHIP
От удаления комков Биша до броулифтинга: пластика, которая может тебя состарить От удаления комков Биша до броулифтинга: пластика, которая может тебя состарить

Какие бьюти-манипуляции могут добавить тебе лишних лет

Cosmopolitan
Открыть в приложении