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

Астрономы впервые достоверно нашли экзопланету с кратной полярной орбитой Астрономы впервые достоверно нашли экзопланету с кратной полярной орбитой

Ученые впервые подтвердили существование экзопланеты с кратной полярной орбитой

N+1
Палеонтологи описали живших 11,5 миллиона лет назад нелетающих лебедей-фильтраторов Палеонтологи описали живших 11,5 миллиона лет назад нелетающих лебедей-фильтраторов

Крылья и хвост этих лебедей формировали «колыбель» для птенцов

N+1
Ученые обнаружили древнего хищника с тремя глазами и зубастым ртом! Он жил 506 млн лет назад Ученые обнаружили древнего хищника с тремя глазами и зубастым ртом! Он жил 506 млн лет назад

В Берджесс нашли окаменелость необычного существа, жившего 506 млн лет назад

ТехИнсайдер
Сушите весла Сушите весла

Почему ограничения изменят рынок суперъяхт во всем мире и помешают его развитию

Forbes Life
6 ошибок при использовании солнцезащитного крема: запомните и никогда так больше не делайте 6 ошибок при использовании солнцезащитного крема: запомните и никогда так больше не делайте

Рассказываем, что делать с солнцезащитным кремом не надо

ТехИнсайдер
Зачем живые любят друг друга. Глава вторая, в которой слоны действуют нелогично, а улитки — предсказуемо Зачем живые любят друг друга. Глава вторая, в которой слоны действуют нелогично, а улитки — предсказуемо

Алексей Алексенко о происхождении секса и других неразгаданных тайнах

СНОБ
Как повара экономили на продуктах в столовых СССР —  и этого никто не замечал! Как повара экономили на продуктах в столовых СССР —  и этого никто не замечал!

Хлеще домохозяек в СССР хитрили только повара столовых

Cosmopolitan
Как съедать 500 граммов овощей в день? Как съедать 500 граммов овощей в день?

Кажется, что выполнить «норму» по овощам в 500–600 г в день невозможно

Здоровье
Как избавиться от храпа: 6 эффективных советов для здорового сна Как избавиться от храпа: 6 эффективных советов для здорового сна

Сильно храпите во сне?

Популярная механика
7 невероятных фактов о Ким Чен Ире 7 невероятных фактов о Ким Чен Ире

Ким Чен Ир изобрел гамбургер, написал 6 опер и умел кое-что еще

Maxim
Второй раз, но навсегда: история любви Фёдора Бондарчука и Паулины Андреевой Второй раз, но навсегда: история любви Фёдора Бондарчука и Паулины Андреевой

Невероятная и полная тайн историю любви Паулины Андреевой и Фёдора Бондарчука

VOICE
Вернись другим: кому поможет ретрит и что об этом говорит наука Вернись другим: кому поможет ретрит и что об этом говорит наука

Хотите отключиться от повседневности и найти свое «Я»?

Psychologies
Двенадцать продуктов, богатых цинком Двенадцать продуктов, богатых цинком

Зачем нужен цинк и какие продукты помогут его восполнить?

Здоровье
Почему мы видим хорошее даже в ужасных ситуациях: как работает принцип Поллианны Почему мы видим хорошее даже в ужасных ситуациях: как работает принцип Поллианны

Что такое поллианнизм и как он помогает справиться со сложными ситуациями?

Cosmopolitan
Палеолитическая стоянка Три Скалы оказалась базовым охотничьим лагерем Палеолитическая стоянка Три Скалы оказалась базовым охотничьим лагерем

Ученые изучили материалы из Забайкалья, древнейшим из которых около 30 тысяч лет

N+1
Лазерное омоложение: мифы и реальность Лазерное омоложение: мифы и реальность

Разбираем самые популярные заблуждения о лазерном омоложении

РБК
Как едва не ликвидировали Сталина: провальная операция агента Таврина Как едва не ликвидировали Сталина: провальная операция агента Таврина

На самом ли деле агент немецкого "Цеппелина" хотел убить вождя?

Популярная механика
Химики проследили за диффузией изотопов углерода Химики проследили за диффузией изотопов углерода

Удалось наглядно показать процесс диффузии с помощью микроскопии

N+1
Золото городов Золото городов

Владимирская область — один из древнейших центров формирования русской культуры

Отдых в России
Что смотреть вместо Netflix: лучшие российские сериалы последних лет Что смотреть вместо Netflix: лучшие российские сериалы последних лет

10 достойных российских сериалов, которые есть на стриминговых сервисах

Maxim
Отрицать, забыть, подавлять: как работает механизм психологической защиты Отрицать, забыть, подавлять: как работает механизм психологической защиты

Может ли психологическая защита оказать негативное влияние?

Forbes
Кто дольше? Сколько ждали предложения руки и сердца Елизавета II, Кейт и Меган Кто дольше? Сколько ждали предложения руки и сердца Елизавета II, Кейт и Меган

Как обстояли дела с помолвкой у представительниц британской королевской семьи

Cosmopolitan
Вакуумные флуктуации нарушили механизм квантового эффекта Холла Вакуумные флуктуации нарушили механизм квантового эффекта Холла

Как вакуумные квантовые флуктуации могут влиять на квантовый эффект Холла

N+1
6 книг, которые помогут сохранить красоту и здоровье в любом возрасте 6 книг, которые помогут сохранить красоту и здоровье в любом возрасте

Книги, которые помогут вести здоровый образ жизни в любом возрасте

Популярная механика
Как похудеть за 5 дней без вреда для здоровья: проверенные способы Как похудеть за 5 дней без вреда для здоровья: проверенные способы

Выполняй простые правила и похудей за 5 дней!

VOICE
7 приложений, которые помогут обезопасить ваших детей: обзор 7 приложений, которые помогут обезопасить ваших детей: обзор

Лучшие приложения родительского контроля для ваших детей

Популярная механика
5 настоящих зомби среди насекомых 5 настоящих зомби среди насекомых

Зомби на планете Земля уже существуют

Популярная механика
Так ли безобидны? Когда капли для глаз могут навредить Так ли безобидны? Когда капли для глаз могут навредить

Многие используют капли при любом дискомфорте глаз. А безопасно ли это?

Лиза
Секреты мастеров Секреты мастеров

Путешествие по городам ремесел – неисчерпаемый источник вдохновения

Лиза
5 фраз, которые подрывают отношения 5 фраз, которые подрывают отношения

Мы произносим слова, не задумываясь о том, как они могут ранить собеседника

Psychologies
Открыть в приложении