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

Дети и шимпанзе отказались от вознаграждения ради видео с социальными взаимодействиями Дети и шимпанзе отказались от вознаграждения ради видео с социальными взаимодействиями

Дети и взрослые шимпанзе проявляют особый интерес к социальным взаимодействиям

N+1
Стесняюсь спросить: что такое нитевой лифтинг? Стесняюсь спросить: что такое нитевой лифтинг?

Что за процедура нитевой лифтинг, каких результатов для внешности можно достичь?

Esquire
Таблетка против предвзятости: как Гертруда Элайон придумала первые лекарства от рака Таблетка против предвзятости: как Гертруда Элайон придумала первые лекарства от рака

Как упорство и вера в науку помогли Гертруде Элайон изменить медицину?

Forbes
Как защитить психику ребенка во время кризиса? Как защитить психику ребенка во время кризиса?

Как помочь детям справиться с кризисом?

Psychologies
Астероидные кольца, сила гравитации и сжатие звездного облака: откуда взялась Луна Астероидные кольца, сила гравитации и сжатие звездного облака: откуда взялась Луна

Почему ни одна из гипотез не может объяснить, как на самом деле «родилась» Луна

Maxim
9 продуктов, которые снизят риск развития рака 9 продуктов, которые снизят риск развития рака

Некоторые продукты способны существенно снизить риск развития рака

Популярная механика
Как открыть бутылку вина без штопора: 6 способов, которые точно сработают Как открыть бутылку вина без штопора: 6 способов, которые точно сработают

Как открыть вино без штопора с помощью шести вариантов

ТехИнсайдер
Советская романтика: речные трамвайчики на Москве-реке Советская романтика: речные трамвайчики на Москве-реке

Вспоминаем историю московских речных трамвайчиков

Maxim
Автомобильный мир Кубы: мифы и реальность Автомобильный мир Кубы: мифы и реальность

Как выглядит автомобильная реальность Острова Свободы

РБК
Зубы мудрости: удалять или нет? Зубы мудрости: удалять или нет?

Стоит ли избавляться от зубов мудрости или пусть себе растут?

Здоровье
Чем опасно подростковое одиночество? Чем опасно подростковое одиночество?

Одиночество — мучительное чувство, а подростковое одиночество тяжело вдвойне

Psychologies
#инструктаж: как правильно выбрать и нанести бронзер #инструктаж: как правильно выбрать и нанести бронзер

Чтобы создать легкий эффект загара, визажисты рекомендуют использовать бронзеры

РБК
Малоизвестные факты и самые заливистые байки про Гагарина Малоизвестные факты и самые заливистые байки про Гагарина

Вспоминаем факты о Юрии Гагарине, неизвестные даже ему самому

Maxim
Вечнозеленый герой мифов: правда и вымысел о можжевельнике Вечнозеленый герой мифов: правда и вымысел о можжевельнике

Можжевельник упоминается в легендах и обладает множеством удивительных свойств

Вокруг света
10 невероятно крутых (и не очень) изобретений, до которых додумался человек 10 невероятно крутых (и не очень) изобретений, до которых додумался человек

Десять странных изобретений

Популярная механика
Физики научились управлять обменным взаимодействием с помощью лазера Физики научились управлять обменным взаимодействием с помощью лазера

Молекулу облучили одновременно инфракрасным и рентгеновскими излучениями

N+1
Поворот к любви и дружбе: как «новая этика» и кризис влияют на нас Поворот к любви и дружбе: как «новая этика» и кризис влияют на нас

Почему сегодня люди ищут настоящую дружбу и искреннюю любовь?

Psychologies
5 простых трюков, которым вы можете научить свою кошку: правильный подход к дрессировке 5 простых трюков, которым вы можете научить свою кошку: правильный подход к дрессировке

Интересные команды, которым можно научить кота

ТехИнсайдер
Взрослеют в эпоху глобальных перемен: есть ли надежда на поколение 20-летних Взрослеют в эпоху глобальных перемен: есть ли надежда на поколение 20-летних

Как и чем живет в современной России новое поколение?

Forbes
Генетики разобрались в эволюции динго и домашних собак Генетики разобрались в эволюции динго и домашних собак

Геномы динго и собак указывают на то, что они приспособились к разным видам пищи

N+1
Вздутия больше не будет! 9 проверенных способов для плоского живота Вздутия больше не будет! 9 проверенных способов для плоского живота

Как избавиться от вздутого живота и вернуть организм в нормальное состояние

VOICE
«Время радикальных экспериментов»: какой была семейная политика в СССР «Время радикальных экспериментов»: какой была семейная политика в СССР

Как СССР использовал тему гендерных свобод для решения экономических вопросов

Forbes
Режиссер Юрий Муравицкий — о «Слуге двух господ» и Театре на Таганке Режиссер Юрий Муравицкий — о «Слуге двух господ» и Театре на Таганке

Юрий Муравицкий рассказал, как заставить пьесу Гольдони звучать современно

СНОБ
Есть ли жизнь без БАДов Есть ли жизнь без БАДов

О значении БАДов и о том, как улучшить самочувствие без них

СНОБ
Как быстро похудеть: 6 продуктов, с которыми лишний вес уходит быстрее Как быстро похудеть: 6 продуктов, с которыми лишний вес уходит быстрее

Не надо есть меньше — надо есть правильно!

Популярная механика
Найти преимущество: как работает правильное импортозамещение Найти преимущество: как работает правильное импортозамещение

Опыт успешных программ импортозамещения в других странах

Forbes
Сплошные проверки ГИБДД. Как себя вести и что отвечать Сплошные проверки ГИБДД. Как себя вести и что отвечать

Для чего нужные сплошные проверки, как они проводятся?

РБК
Спустить паруса: лучшие марины Средиземноморья Спустить паруса: лучшие марины Средиземноморья

О самых современных, комфортных и живописных стоянках для яхт в Средиземном море

Forbes Life
Худшие способы утешить человека в беде: 4 фразы Худшие способы утешить человека в беде: 4 фразы

Что нельзя говорить человеку, которому плохо?

Psychologies
Призывная комиссия Призывная комиссия

Служба в армии приводит к экономическим издержкам, которых можно было избежать

Forbes
Открыть в приложении