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

Челюсть из Сварткранса указала на потенциально новый вид парантропов Челюсть из Сварткранса указала на потенциально новый вид парантропов

Ученые повторно исследовали нижнюю челюсть SK-15, которую нашли в 1949 году

N+1
Какой была легальная проституция в Царской России Какой была легальная проституция в Царской России

Полтора века назад в России начали легально зарабатывать деньги на сексе

Maxim
Амазонские дельфины помочились в воздух Амазонские дельфины помочились в воздух

Как китообразные используют мочеиспускание для коммуникации

N+1
Шаманскую многоствольную флейту бронзового века назвали кугиклами Шаманскую многоствольную флейту бронзового века назвали кугиклами

Археологи повторно исследовали находки, сделанные в 1960-е годы в Польше

N+1
Как уговорить близкого с зависимостью обратиться за помощью: 6 верных шагов Как уговорить близкого с зависимостью обратиться за помощью: 6 верных шагов

Пошаговый план действий для родственников человека с зависимостью

Psychologies
Зачем просить прощения Зачем просить прощения

Что делать человеку, которого много лет мучает совесть

СНОБ
8 фильмов о том, есть ли жизнь после измены 8 фильмов о том, есть ли жизнь после измены

Подборка фильмов о том, как переживают измены в разных уголках планеты

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

Как простить измену?

Psychologies
Почему мы чувствуем упадок сил: 5 возможных причин постоянной усталости Почему мы чувствуем упадок сил: 5 возможных причин постоянной усталости

Вы хорошо спите, правильно питаетесь и все-таки чувствуете упадок сил?

Популярная механика
Вор или жертва: как обвиненный в плагиате Асгар Фархади стал героем своего же фильма Вор или жертва: как обвиненный в плагиате Асгар Фархади стал героем своего же фильма

Как Асгар Фархади попал в скандал с плагиатом?

Forbes
10 многолетних растений, которые будут цвести все лето: подборка для садовода 10 многолетних растений, которые будут цвести все лето: подборка для садовода

Дачникам хочется посадить кустик, который будет расцветать из года в год

Популярная механика
Герой не твоего романа. 5 типов мужчин, которые перестали быть привлекательными Герой не твоего романа. 5 типов мужчин, которые перестали быть привлекательными

Какие типажи мужчин уже «не в тренде»?

Лиза
Университеты, тексты и политика Фазиля Искандера. Попов Евгений, Гундарин Михаил: «Фазиль» Университеты, тексты и политика Фазиля Искандера. Попов Евгений, Гундарин Михаил: «Фазиль»

Отрывок из книги «Фазиль» о человеке и писателе Фазиле Искандере

СНОБ
«Муж играет в игры, свекровь меня ненавидит — может, развестись?» «Муж играет в игры, свекровь меня ненавидит — может, развестись?»

Что делать, если хочется срочно развестись? Вопрос читательницы

Psychologies
Глава «АйТи Десижн» — о том, как из гуру IT стать ресторатором и актером Глава «АйТи Десижн» — о том, как из гуру IT стать ресторатором и актером

Глава «АйТи Десижн» — о русской кухне из печи и съемках в кино

РБК
Секреты стиля Игги Попа — от очень узких брюк до прозрачных маек (и не только) Секреты стиля Игги Попа — от очень узких брюк до прозрачных маек (и не только)

Рассказываем о главных составляющих стиля Игги Попа

Esquire
Вы уверены, что все про них знаете? 15 занимательных фактов про собак Вы уверены, что все про них знаете? 15 занимательных фактов про собак

Почти в каждой квартире есть сожитель, который слегка оброс шерстью

Популярная механика
Беспощадная цензура: 5 запрещенных советских фильмов Беспощадная цензура: 5 запрещенных советских фильмов

В СССР прежде чем фильму доползти до экранов нужно было пройти проверку цензурой

Популярная механика
О чем поют и играют победители «Грэмми» Оливия Родриго и Джон Батист О чем поют и играют победители «Грэмми» Оливия Родриго и Джон Батист

Главные призы «Грэмми» забрали Оливия Родриго и Джон Батист

РБК
5 секретных приемов корейского салонного педикюра, которые легко повторить дома 5 секретных приемов корейского салонного педикюра, которые легко повторить дома

Корейский салонный педикюр – это мировой тренд

VOICE
MESSENGER подтвердил существование магнитных бурь на Меркурии MESSENGER подтвердил существование магнитных бурь на Меркурии

Планетологи наблюдала меркурианскую бурю весной 2015 года

N+1
Нейробиолог Элисон Барт: что мы знаем и чего не знаем о мозге Нейробиолог Элисон Барт: что мы знаем и чего не знаем о мозге

Отрывок из сборника эссе нейробиологов «Мозговой трест»

СНОБ
Собака или кошка? Какое животное подойдет именно тебе Собака или кошка? Какое животное подойдет именно тебе

Кошка или собака? Морская свинка или хамелеон? Кто тебе подойдет?

Cosmopolitan
Сколько стоит чужая жизнь. Александра Эндрюс: «Кто такая Мод Диксон?» Сколько стоит чужая жизнь. Александра Эндрюс: «Кто такая Мод Диксон?»

Талантливая мисс Дэрроу — отрывок из триллера Александры Эндрюс

СНОБ
«Муж просил заразить его»: 5 историй женщин, чьи партнеры узнали, что у них ВИЧ «Муж просил заразить его»: 5 историй женщин, чьи партнеры узнали, что у них ВИЧ

Истории девушек, которые признались своим партнерам в ВИЧ-положительном статусе

Cosmopolitan
Скрученный бислой стал ферромагнетиком под действием лазера Скрученный бислой стал ферромагнетиком под действием лазера

Физикам удалось превратить скрученный бислой в ферромагнетик

N+1
Какие подкасты слушать в кризисный период — выбор Inc. Какие подкасты слушать в кризисный период — выбор Inc.

Подкаста, которые могут помочь во время кризиса

Inc.
Идти в лавировку Идти в лавировку

Один из способов овладеть управлением парусной яхтой — присоединиться к регате

Forbes Life
При увеличении плотности фотонный газ сжался с меньшим усилием При увеличении плотности фотонный газ сжался с меньшим усилием

Физики измерили сжимаемость двумерного фотонного газа в микрополости

N+1
Диета «5 столовых ложек» Диета «5 столовых ложек»

Как похудеть на диете с точно отмеренными порциями

VOICE
Открыть в приложении