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

3D-печатные пещеристые тела восстановили эрекцию у свиней 3D-печатные пещеристые тела восстановили эрекцию у свиней

Ученые создали биомиметические модели полового члена свиньи с помощью 3D-печати

N+1
Идти в лавировку Идти в лавировку

Один из способов овладеть управлением парусной яхтой — присоединиться к регате

Forbes Life
Динамически меняющая внешность маска поможет обмануть систему распознавания лиц Динамически меняющая внешность маска поможет обмануть систему распознавания лиц

Инженеры создали маску, способную изменять форму лица и цвет кожи

N+1
Не нудная лекция, а историческое путешествие: профессия городской экскурсовод Не нудная лекция, а историческое путешествие: профессия городской экскурсовод

Как сегодня меняется профессия экскурсовода и где учат этому ремеслу

СНОБ
Как утолить эмоциональный голод, если у вас нет партнера: 5 сфер, на которые стоит обратить внимание женщине Как утолить эмоциональный голод, если у вас нет партнера: 5 сфер, на которые стоит обратить внимание женщине

Одиночество — это не пустота, а пространство для наполнения своей жизни смыслами

Psychologies
GAYAZOV$ BROTHER$: «Мы сразу заходим в топ» GAYAZOV$ BROTHER$: «Мы сразу заходим в топ»

GAYAZOV$ BROTHER$ — о том, как изменится музыкальный рынок

ЖАРА Magazine
Атлас Преисподней: путеводитель по загробному миру Атлас Преисподней: путеводитель по загробному миру

Как выглядит ад в разных культурах

ТехИнсайдер
Слабое магнитное поле остановило вращение молекул Слабое магнитное поле остановило вращение молекул

Физики исследовали возможность управления исходом дифракции молекул дейтерия

N+1
Решай как аналитик: объясняем задачи из материала «От простого к сложному» Решай как аналитик: объясняем задачи из материала «От простого к сложному»

Математические задачки, проверяющие некоторые важные для аналитиков качества

N+1
Что рассказать о себе на собеседовании при приеме на работу Что рассказать о себе на собеседовании при приеме на работу

Как должен выглядеть достойный ответ на каверзный вопрос «расскажите о себе»

Maxim
Палеоантропологи обнаружили в Колыбели человечества пяточную кость гоминина Палеоантропологи обнаружили в Колыбели человечества пяточную кость гоминина

Палеоантропологи исследовали пяточную кость, обнаруженную во время раскопок

N+1
Вы использовали отбеливатель неправильно: зачем на самом деле нужно это средство Вы использовали отбеливатель неправильно: зачем на самом деле нужно это средство

Как не испортить вещи и привести в порядок потускневшее бельё?

Популярная механика
Прототип доктора Лектора полвека сидит в стеклянной клетке: он до сих пор опасен Прототип доктора Лектора полвека сидит в стеклянной клетке: он до сих пор опасен

Кто такой Роберт Модсли и какую клятву он дал?

Cosmopolitan
Подчеркнуть главное Подчеркнуть главное

Модный интерьер в стиле контемпорари с сильным мужским характером

SALON-Interior
«Франкенштейны» Острова Свободы. Самые странные машины из объявлений Кубы «Франкенштейны» Острова Свободы. Самые странные машины из объявлений Кубы

Отборная автомобильная дичь с кубинского сайта объявлений

РБК
Пропали без следа: 4 жуткие истории массовых исчезновений Пропали без следа: 4 жуткие истории массовых исчезновений

Человек не может просто взять и раствориться в воздухе... или может?

VOICE
Кроме шуток: что поменяется в Twitter с приходом Маска и чего боятся его сотрудники Кроме шуток: что поменяется в Twitter с приходом Маска и чего боятся его сотрудники

К концу прошлой недели сотрудники Twitter стали высказывать свои опасения

Forbes
Самка дзерена за пять лет преодолела почти половину длины экватора Самка дзерена за пять лет преодолела почти половину длины экватора

Антилопа совершила путешествие длиной 18000 километров

N+1
Забытая первая роль Джима Керри потрясла фанатов — комик сдерживал свой талант Забытая первая роль Джима Керри потрясла фанатов — комик сдерживал свой талант

Послужной список Джима Керри открывался очень необычной ролью

Cosmopolitan
10 книг, с которыми ты станешь умнее и достигнешь успеха 10 книг, с которыми ты станешь умнее и достигнешь успеха

Просто бери эти книги и умней с каждой прочитанной страницей!

VOICE
Подвески из вертикального детского захоронения эпохи неолита изготовили из ископаемых раковин Подвески из вертикального детского захоронения эпохи неолита изготовили из ископаемых раковин

Археологи исследовали погребальный инвентарь, обнаруженный на Алтае в 1982 году

N+1
От А до Я: как первая буква имени женщины влияет на ее судьбу От А до Я: как первая буква имени женщины влияет на ее судьбу

Все эзотерики и экстрасенсы уверены: от твоего имени многое зависит

Cosmopolitan
Здесь и сейчас Здесь и сейчас

О текущем моменте, размышлениях о будущем, развитии российских брендов

OK!
Городские партизаны: кто и зачем тайно развешивает дорожные знаки Городские партизаны: кто и зачем тайно развешивает дорожные знаки

Жителей мегаполисов окружают проблемы, решение которых лежит на поверхности

Forbes
Внутри золотой амулетницы из крымского могильника оказалась сера Внутри золотой амулетницы из крымского могильника оказалась сера

Российские археологи представили результаты исследования могильника Фронтовое-3

N+1
«Мой личный “Тинькофф”, панк-кабаре, остаётся в прошлом»: воспоминания бывшего сотрудника о культуре проданного банка «Мой личный “Тинькофф”, панк-кабаре, остаётся в прошлом»: воспоминания бывшего сотрудника о культуре проданного банка

Монолог бывшего руководитель контент-маркетинга в «Тинькофф»

VC.RU
Как избавиться от прыщей и других высыпаний на спине Как избавиться от прыщей и других высыпаний на спине

Время повернуться к зеркалу спиной, а к проблемам — лицом!

Maxim
Мир с тенью Мир с тенью

Барри Левинсон о возможности жизни после Освенцима

Weekend
Мошенники придумали способ обойти техосмотр: что будет за подделку Мошенники придумали способ обойти техосмотр: что будет за подделку

Эксперты предупредили о поддельном техосмотре

РБК
Наследование по материнской линии помогло ткачам-кукушкам нести яйца разного цвета Наследование по материнской линии помогло ткачам-кукушкам нести яйца разного цвета

Как экологическим расам гнездовых паразитов удается нести яйца разного цвета

N+1
Открыть в приложении