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

Напряженное слушание заставило людей напрячь ушные мышцы Напряженное слушание заставило людей напрячь ушные мышцы

Как ушные мышцы, отвечающие за шевеление ушей, реагируют на напряженное слушание

N+1
Как живут аргентинцы и чему у них можно научиться (а чему не стоит) Как живут аргентинцы и чему у них можно научиться (а чему не стоит)

Чему можно научиться, живя в Аргентине?

РБК
Химики воспроизвели межзвездный синтез всех молекул цикла Кребса Химики воспроизвели межзвездный синтез всех молекул цикла Кребса

Химики в лаборатории синтезировали весь набор карбоновых кислот из цикла Кребса

N+1
12 главных причин, почему закладывает нос без насморка 12 главных причин, почему закладывает нос без насморка

Заложенность носа почти всегда указывает на наличие какой-то патологии

Лиза
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
Алена Хмельницкая: «У меня нет стопроцентного амплуа положительной героини» Алена Хмельницкая: «У меня нет стопроцентного амплуа положительной героини»

Мои дамочки достаточно сложные и стервозные, и я их люблю

Караван историй
Поворотный момент: как справиться с финансовыми потерями Поворотный момент: как справиться с финансовыми потерями

Финансовый кризис может стать поворотным моментом в жизни

Forbes
VIN-код: что это, где он находится, как с его помощью проверить авто VIN-код: что это, где он находится, как с его помощью проверить авто

VIN-код: что это, для чего он нужен, что с можно сделать с этим кодом

РБК
Беременность и не только: как меняется грудь в 20, 30 и 40 лет Беременность и не только: как меняется грудь в 20, 30 и 40 лет

Как меняется женская грудь с возрастом и на что стоит обратить внимание

VOICE
Наталья Земцова: «Постоянно нахожусь в состоянии натянутой струны» Наталья Земцова: «Постоянно нахожусь в состоянии натянутой струны»

Что такое счастливый брак?

Караван историй
Любовь Мясникова. Остров Нуреева Любовь Мясникова. Остров Нуреева

Мы с Рудиком дружили всю жизнь. Даже тогда, когда он остался на Западе

Коллекция. Караван историй
Скрученный бислой стал ферромагнетиком под действием лазера Скрученный бислой стал ферромагнетиком под действием лазера

Физикам удалось превратить скрученный бислой в ферромагнетик

N+1
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
Здесь и сейчас Здесь и сейчас

О текущем моменте, размышлениях о будущем, развитии российских брендов

OK!
Почему нельзя оправдывать вербальную агрессию Почему нельзя оправдывать вербальную агрессию

Объясняем, почему вербальная агрессия — это безусловное зло

Psychologies
6 простых шагов, которые помогут быстро и правильно похудеть 6 простых шагов, которые помогут быстро и правильно похудеть

Как помочь себе похудеть?

Популярная механика
Гречневая диета для похудения на 7 и 14 дней: меню, рецепты, результаты, отзывы Гречневая диета для похудения на 7 и 14 дней: меню, рецепты, результаты, отзывы

Один из самых действенных способов похудения и детокса - гречневая диета

VOICE
Шок и трепет. Почему после новой BMW 7 серии мир не будет прежним Шок и трепет. Почему после новой BMW 7 серии мир не будет прежним

BMW 7 — дизайн на грани фола и революционная электроника

РБК
10 редких видов собак: породы для тех, кто хочет завести необычного питомца 10 редких видов собак: породы для тех, кто хочет завести необычного питомца

Решили завести собаку редкой породы?

ТехИнсайдер
8 симптомов заболеваний щитовидной железы: на что стоит обратить внимание 8 симптомов заболеваний щитовидной железы: на что стоит обратить внимание

Незаметные симптомы и признаки заболеваний щитовидной железы

Популярная механика
Преступление и безнаказанность: 7 самых опасных стран для путешествий в 2022 году Преступление и безнаказанность: 7 самых опасных стран для путешествий в 2022 году

Страны, признанные самыми опасными для туризма

Вокруг света
Там, где пробок точно нет. Крутые луноходы от автомобильных компаний Там, где пробок точно нет. Крутые луноходы от автомобильных компаний

Многие известные компании предложили свои варианты транспорта для Луны

РБК
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
Блогер Стася Морозова: похудела на 30 кг сама и расскажет тебе – как Блогер Стася Морозова: похудела на 30 кг сама и расскажет тебе – как

Стася Морозова: прийти в форму можно без особых усилий

Cosmopolitan
Палеопатологи диагностировали у древнего жителя Синьцзяна метастатический рак Палеопатологи диагностировали у древнего жителя Синьцзяна метастатический рак

Исследование черепа индивида, которого похоронили около I века до н.э.

N+1
От физики до психики От физики до психики

Как на самом деле влияет на наше здоровье кишечник (и чем мы можем ему помочь)

Лиза
5 самых распространенных мифов о кормах для кошек 5 самых распространенных мифов о кормах для кошек

На главные вопросы о кормах для кошек отвечают ветеринары

Maxim
От ползающих камней до озера-убийцы: 10 самых невероятных явлений, которые приготовила нам природа От ползающих камней до озера-убийцы: 10 самых невероятных явлений, которые приготовила нам природа

Настолько ли человек могущественный? Природе есть что на это ответить!

Популярная механика
Как планировать в мире, где нельзя ничего планировать? Как планировать в мире, где нельзя ничего планировать?

Как вернуть уплывшую из-под ног землю и взять происходящее под контроль

Psychologies
Ямальские деревянные изваяния с антропоморфными личинами назвали охранниками жилищ Ямальские деревянные изваяния с антропоморфными личинами назвали охранниками жилищ

Археологи исследовали артефакты, обнаруженные в Усть-Войкарском городище

N+1
Открыть в приложении