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

«Издательский проект Петра Первого: Илья Копиевский и новые русские книги» «Издательский проект Петра Первого: Илья Копиевский и новые русские книги»

Как был устроен перенос научно-технических знаний на русский язык

N+1
Квартирный вопрос и нестабильность: что мешает россиянкам заводить детей? Квартирный вопрос и нестабильность: что мешает россиянкам заводить детей?

Почему российские женщины откладывают материнство?

Psychologies
Австралийцы отыскали новую популяцию вымирающих беличьих кускусов Австралийцы отыскали новую популяцию вымирающих беличьих кускусов

Экологи обнаружили в Косцюшко новую популяцию беличьих кускусов

N+1
Похудеть и подтянуть мышцы в руках: 5 простых упражнений для дома Похудеть и подтянуть мышцы в руках: 5 простых упражнений для дома

Комплекс упражнений для дома, чтобы укрепить мышцы рук

VOICE
Млечный Путь и Андромеда прямо сейчас мчатся навстречу друг другу — космический апокалипсис или слияние галактик? Млечный Путь и Андромеда прямо сейчас мчатся навстречу друг другу — космический апокалипсис или слияние галактик?

Млечный Путь и Андромеда сейчас стремительно движутся навстречу друг другу

Inc.
Почему техногенные катастрофы в фильмах и сериалах стали интереснее природных Почему техногенные катастрофы в фильмах и сериалах стали интереснее природных

Нашумевшие фильмы о техногенных катастрофах

СНОБ
«Чем хуже жизнь, тем сильнее каждый из нас нуждается в красоте»: основательницы проекта FChairs о моде на аскетичный дизайн, винтажные буфеты и о китайских стульях «Чем хуже жизнь, тем сильнее каждый из нас нуждается в красоте»: основательницы проекта FChairs о моде на аскетичный дизайн, винтажные буфеты и о китайских стульях

Как изменились за это время рестораны и что происходит на мебельном рынке

Inc.
Праздник, которого нет: 45 лет Studio 54. Расцвет и падение тусовочной империи Праздник, которого нет: 45 лет Studio 54. Расцвет и падение тусовочной империи

Studio 54 — клуб, изменивший клубную индустрию США и мира

Esquire
Почему советские квартиры такие маленькие: раскрыта горькая причина Почему советские квартиры такие маленькие: раскрыта горькая причина

Почему СССР был такой большой страной, а квартиры в нем — такими маленькими

Cosmopolitan
Привычка жениться Привычка жениться

Что движет мужчинами, у которых было более трех браков

Лиза
Бункер с видом на ядерный взрыв: как «выживальщики» спасаются от Апокалипсиса Бункер с видом на ядерный взрыв: как «выживальщики» спасаются от Апокалипсиса

Кто же такие выживальщики, чего они ждут и чего можно ожидать от них?

Psychologies
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
«Провинция»: что выдает девушку из низшего социального класса «Провинция»: что выдает девушку из низшего социального класса

Какие черты отличают истинных аристократов от среднего класса?

Cosmopolitan
«Головы профессора Уайта» «Головы профессора Уайта»

Отрывок из истории нейрохирурга, который пытался пересадить человеческую голову

N+1
Страх, любовь и адреналин Страх, любовь и адреналин

Как на нас влияет страх, любовь и адреналин?

Лиза
Хватка моря: что делать, если вы попали в отбойное течение Хватка моря: что делать, если вы попали в отбойное течение

Что такое отбойные течения и что делать попавшим в них?

Популярная механика
Как кошке сбросить вес: вот как вы можете помочь питомцу похудеть Как кошке сбросить вес: вот как вы можете помочь питомцу похудеть

Толстые котики — это мило, но и им надо худеть

Популярная механика
4 сервиса, где нейросети рисуют картинку по описанию 4 сервиса, где нейросети рисуют картинку по описанию

Пока привыкать: искусственный интеллект может создать свой шедевр

CHIP
Мужской кризис: про ипотеку, улыбку и развод Мужской кризис: про ипотеку, улыбку и развод

Как вернуть веру в себя во время кризиса?

Psychologies
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
Рис отечества Рис отечества

«Патинко»: сто лет корейских иммигрантов в Японии

Weekend
Забытые рецепты кочевников: 3 блюда из конины Забытые рецепты кочевников: 3 блюда из конины

Отношение людей к употреблению в пищу конины определяют национальные обычаи

Вокруг света
Майя классического периода закрепили украшения на зубах с помощью смолы и битума Майя классического периода закрепили украшения на зубах с помощью смолы и битума

Использованные индейцами смеси для зубов могли обладать терапевтическим эффектом

N+1
Задача разработчиков: для чего нужно прототипирование интерфейсов Задача разработчиков: для чего нужно прототипирование интерфейсов

Что такое прототипирование интерфейсов и с какой целью используется?

Популярная механика
Как живут аргентинцы и чему у них можно научиться (а чему не стоит) Как живут аргентинцы и чему у них можно научиться (а чему не стоит)

Чему можно научиться, живя в Аргентине?

РБК
В тени динозавров: 5 необычных млекопитающих мезозойской эры В тени динозавров: 5 необычных млекопитающих мезозойской эры

Мезозойские млекопитающие и их ближайшие родственники были весьма разнообразны

Вокруг света
Правила жизни в 20, 30, 40 и 50 лет Правила жизни в 20, 30, 40 и 50 лет

Предприниматель Джеймс Альтушер — об устройстве жизни

Psychologies
Крутящий момент двигателя: на что влияет и почему он так важен Крутящий момент двигателя: на что влияет и почему он так важен

Что такое крутящий момент двигателя как он связан с мощностью

РБК
Из проститутки в пираты и другие 10 необычных фактов из жизни Homo sapiens Из проститутки в пираты и другие 10 необычных фактов из жизни Homo sapiens

Уточки путешественницы, разрешение на бороду и другие интересные факты из жизни

Популярная механика
Принцесса Диана без короны и «случайный кадр»: что нужно знать о легендарном фотографе Патрике Демаршелье Принцесса Диана без короны и «случайный кадр»: что нужно знать о легендарном фотографе Патрике Демаршелье

Патрик Демаршелье снимал супермоделей и принцессу Диану, сотрудничал с Pirelli

Esquire
Открыть в приложении