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

Окислительное присоединение на палладии прошло по радикальному механизму Окислительное присоединение на палладии прошло по радикальному механизму

Представление о реакции окислительного присоединения на палладии было неполным

N+1
Почему алюминиевая фольга с одной стороны глянцевая, а с другой матовая: бытовой вопрос, на который вы не знаете ответ Почему алюминиевая фольга с одной стороны глянцевая, а с другой матовая: бытовой вопрос, на который вы не знаете ответ

Какой стороной класть фольгу и почему они разные

ТехИнсайдер
Ядро Земли понемногу вытекает на поверхность Ядро Земли понемногу вытекает на поверхность

Может ли материал металлического ядра Земли выталкиваться на ее поверхность?

ТехИнсайдер
Австралийцы выпустили в природу 80 лягушек вымирающего вида Австралийцы выпустили в природу 80 лягушек вымирающего вида

Литории Спенсера почти вымерли из-за грибковой инфекции и лесных пожаров

N+1
Скандинавская ходьба: глупый тренд или топовое упражнение для поддержания здоровья? Скандинавская ходьба: глупый тренд или топовое упражнение для поддержания здоровья?

Оказывают ли какой-то эффект палки в скандинавской ходьбе?

ТехИнсайдер
Клара Новикова: «Я могу играть дуру, но не быть ею» Клара Новикова: «Я могу играть дуру, но не быть ею»

У меня интуиция сумасшедшая, она и подсказывала: все получится

Караван историй
Синдром Саманты: почему женщин унижают и заставляют 9 месяцев ждать сумку Birkin Синдром Саманты: почему женщин унижают и заставляют 9 месяцев ждать сумку Birkin

Биркин — вещь почти мифическая и очень, очень труднодостижимая

Cosmopolitan
История Эльдорадо: миф или реальность? История Эльдорадо: миф или реальность?

Эльдорадо — мифический город, о котором ходили легенды!

Популярная механика
Культура ненависти Культура ненависти

Зачем человеку ненависть и как с ней жить

СНОБ
Почему Юнг в моде в сложные времена, в том числе в наши дни Почему Юнг в моде в сложные времена, в том числе в наши дни

Почему идеи Густава Юнга сегодня в моде?

Psychologies
Совсем седая! Как состарилась голливудская красотка, бывшая жена Николаса Кейджа Совсем седая! Как состарилась голливудская красотка, бывшая жена Николаса Кейджа

Время не щадит никого — посмотри, как Патриция Аркетт выглядит сейчас!

VOICE
5 книг, которые помогут достичь успеха в выбранной нише 5 книг, которые помогут достичь успеха в выбранной нише

Книги, которые запросто справятся с ролью инструктора по достижению успеха

Популярная механика
Почему не нужно гладить постельное белье: 3 элементарные причины Почему не нужно гладить постельное белье: 3 элементарные причины

Привычка гладить пододеяльники может плохо сказаться на качестве вашего сна

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
Отец киборгов: как нейроученый вживлял электроды в мозг и вернул речь парализованному Отец киборгов: как нейроученый вживлял электроды в мозг и вернул речь парализованному

Как Филип Кеннеди пытался взломать нейронный код речи

Forbes
Тренировки Джен Селтер: 10 упражнений для идеальных ягодиц Тренировки Джен Селтер: 10 упражнений для идеальных ягодиц

Джен Селтер делится упражнениями, с помощью которых можно накачать ягодицы

VOICE
Редкие травы: как Ту Юю получила Нобелевскую премию за традиционную медицину Редкие травы: как Ту Юю получила Нобелевскую премию за традиционную медицину

Китайской химику-фармацевту Ту Юю 91 год. В 80 лет она получила премию Ласкера

Forbes
Теломиан Теломиан

Теломиан, единственная собака, претендующая на то, чтобы стать малайской породой

Weekend
10 признаков того, что у тебя не хандра, а депрессия 10 признаков того, что у тебя не хандра, а депрессия

Как понять, когда пора к психотерапевту?

VOICE
Репортаж со съемок сериала «Нулевой пациент» Репортаж со съемок сериала «Нулевой пациент»

Поговорить о ВИЧ в социальном аспекте решил сценарист «Нулевого пациента»

СНОБ
«Он делал красивых женщин настоящими»: главные работы фотографа Патрика Демаршелье «Он делал красивых женщин настоящими»: главные работы фотографа Патрика Демаршелье

Как Патрик Демаршелье покорил весь мир черно-белыми портретами

Forbes
Бахромчатогубые листоносы вспомнили связанный с едой звук четыре года спустя Бахромчатогубые листоносы вспомнили связанный с едой звук четыре года спустя

Память этих рукокрылых такая же хорошая, как у врановых и приматов

N+1
Арктика стремительно тает: масштабы глобального изменения климата в 7 снимках Арктика стремительно тает: масштабы глобального изменения климата в 7 снимках

Почему и как Арктика тает?

ТехИнсайдер
7 способов, как сохранить уровень сахара в норме 7 способов, как сохранить уровень сахара в норме

Простые правила, которые помогут держать сахар в норме

Популярная механика
Как быстро снять стресс: советы нейропсихолога Как быстро снять стресс: советы нейропсихолога

Вы знаете, что при стрессе нужно… смеяться?

Psychologies
«Планета свалок: Путешествия по многомиллиардной индустрии мусора» «Планета свалок: Путешествия по многомиллиардной индустрии мусора»

Отрывок из книги Адама Минтера о том, как устроен мир переработки

N+1
3 правила здорового и устойчивого снижения веса 3 правила здорового и устойчивого снижения веса

Cосредоточиться на трех базовых принципах разумного питания, чтобы похудеть

Psychologies
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
«Девушка переспала с другим, когда у нас была пауза в отношениях. Не могу простить ее» «Девушка переспала с другим, когда у нас была пауза в отношениях. Не могу простить ее»

Как справиться с ревностью в отношениях?

Psychologies
Собака - лучший способ борьбы со стрессом. Объясняем почему Собака - лучший способ борьбы со стрессом. Объясняем почему

Не только собаки нуждаются в общении с нами, но и мы зависим от их внимания

Популярная механика
Открыть в приложении