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

Облака над сушей уменьшили нисходящее длинноволновое излучение Облака над сушей уменьшили нисходящее длинноволновое излучение

Еще один природный механизм, противостоящий потеплению

N+1
10 интересных фактов о 10 интересных фактов о

Какой путь прошла The Coca-Cola Company, прежде, чем стать популярной?

ТехИнсайдер
Панацея от старения или вредный миф: что ученые говорят об опасности антиоксидантов Панацея от старения или вредный миф: что ученые говорят об опасности антиоксидантов

Насколько антиоксиданты безопасны и существует ли у них будущее?

Forbes
11 неочевидных, но действующих способов похудеть 11 неочевидных, но действующих способов похудеть

Чтобы похудеть, вовсе не обязательно следовать строгим диетам

Лиза
Хюэ 1968 Хюэ 1968

Поворотный момент войны во Вьетнаме

kiozk originals
Как правильно сделать компост: лайфхаки, которые пригодятся каждому дачнику Как правильно сделать компост: лайфхаки, которые пригодятся каждому дачнику

Собирать компост на даче необходимо. Как это сделать правильно?

Популярная механика
Путеводитель по Асгарду: чем заняться в мире скандинавских богов Путеводитель по Асгарду: чем заняться в мире скандинавских богов

Скандинавские мифы: кроме Мидгарда, мира людей, существует еще восемь царств

Популярная механика
Не мимикой единой Не мимикой единой

Неожиданные привычки, приводящие к морщинам

Лиза
Как повысить FPS в Counter Strike: Global Offensive? Рассмотрим основные рекомендации Как повысить FPS в Counter Strike: Global Offensive? Рассмотрим основные рекомендации

Рассказываем о простых способах повышения FPS в КС:ГО

CHIP
Эрих Фромм: «Любовь требует смирения, объективности и разума» Эрих Фромм: «Любовь требует смирения, объективности и разума»

Эрих Фромм анализирует разные типы любви и рассматривает практические вопросы

Psychologies
Лев Толстой, секс и рекомбинация — продолжении серии «Зачем живые любят друг друга» Лев Толстой, секс и рекомбинация — продолжении серии «Зачем живые любят друг друга»

Рассматриваем роль секса в жизни Льва Николаевича Толстого

СНОБ
Миллион долларов в месяц: на что тратит деньги Павел Дуров Миллион долларов в месяц: на что тратит деньги Павел Дуров

Павел Дуров говорит, что деньги для него не главное. Разбираемся, так ли это

РБК
Агент 355: кем была самая таинственная шпионка в истории США Агент 355: кем была самая таинственная шпионка в истории США

В книге шпионской организации код «355» расшифровывается как «Леди»

Вокруг света
Зачем женщине в любом возрасте нужен муж: меткое объяснение Галины Вишневской Зачем женщине в любом возрасте нужен муж: меткое объяснение Галины Вишневской

Как великая русская оперная дива определяла главную пользу от замужества

Cosmopolitan
3 вопроса на собеседовании, которыми обманывают всех, 3 осторожно! 3 вопроса на собеседовании, которыми обманывают всех, 3 осторожно!

HR-специалист оценивает всё, что ты делаешь и что говоришь

Cosmopolitan
Небанальный Жириновский: человеческие штрихи к портрету политика Небанальный Жириновский: человеческие штрихи к портрету политика

Каким был Владимир Жириновский?

СНОБ
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
Свадебная порча на Руси: как наводили и чем защищались от сглаза девушки Свадебная порча на Руси: как наводили и чем защищались от сглаза девушки

На Руси день свадьбы был самым радостным и одновременно самым тревожным

Cosmopolitan
Будьте скромнее, просите о помощи и не спешите: как прекратить самосаботаж и выжить Будьте скромнее, просите о помощи и не спешите: как прекратить самосаботаж и выжить

Как обрести психологическую устойчивость и перестать заниматься самосаботажем

Forbes
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
Вы всегда делали это неправильно: 20 правил содержания домашних кошек, которые постоянно нарушают владельцы Вы всегда делали это неправильно: 20 правил содержания домашних кошек, которые постоянно нарушают владельцы

Увы, иногда наша любовь может навредить кошке. А как правильно?

ТехИнсайдер
12 старых вещей, которые ни в коем случае нельзя выбрасывать 12 старых вещей, которые ни в коем случае нельзя выбрасывать

Некоторые вещи сохранить всё же стоит — и вот почему

Популярная механика
Обманули свыше 150 инвесторов, чтобы погасить ипотеку и посмотреть на птиц в Мексике: история мошенников из Аризоны Обманули свыше 150 инвесторов, чтобы погасить ипотеку и посмотреть на птиц в Мексике: история мошенников из Аризоны

Больше 15 лет Файнберги собирали деньги на запуск продукта-конкурента Microsoft

VC.RU
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
Со мной одной крови Со мной одной крови

Сева Кущинский передает привет из вены с любовью

Men’s Health
Выкинь это немедленно Выкинь это немедленно

14 вещей, от которых нужно избавиться, чтобы сохранить здоровье

Лиза
Что делать, если мужчина охладел в постели Что делать, если мужчина охладел в постели

Партнер теряет к тебе сексуальный интерес? SOS: куда бежать и что предпринимать?

Лиза
Ирма Грезе: история нацисткой надзирательницы, отправлявшей людей на пытки и гибель Ирма Грезе: история нацисткой надзирательницы, отправлявшей людей на пытки и гибель

Эта женщина стала ночным кошмаром для пленников, выживших после вoйны

ТехИнсайдер
17 лучших продуктов, снижающих уровень сахара в крови 17 лучших продуктов, снижающих уровень сахара в крови

Риски развития диабета можно значительно снизить, оздоровив свой рацион

Популярная механика
10 неожиданных штрафов, которые легко получить при поездке на дачу 10 неожиданных штрафов, которые легко получить при поездке на дачу

За что водителей могут оштрафовать по дороге на дачу?

РБК
Открыть в приложении