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

У берегов Сингапура нашли 3,5 тонны средневековой китайской посуды У берегов Сингапура нашли 3,5 тонны средневековой китайской посуды

С давних времен остров Сингапур выступал важным перевалочным пунктом для моряков

N+1
Услышав имя, улыбнись! Услышав имя, улыбнись!

Это ползучка живучая? Нет, это живучка ползучая!

Наука и жизнь
Ученые предсказали точную дату конца Вселенной— и он случится раньше, чем предполагалось Ученые предсказали точную дату конца Вселенной— и он случится раньше, чем предполагалось

Ученые впервые назвали точную дату конца Вселенной

Inc.
Как передвинуть маяк с места на место? Как передвинуть маяк с места на место?

Чтобы спасти маяк, группа инженеров и рабочих бросила вызов силам природы

Популярная механика
5 ключей к разумному оптимизму 5 ключей к разумному оптимизму

Как видеть в жизни хорошее, не вступая в противоречие со здравым смыслом

Psychologies
При увеличении плотности фотонный газ сжался с меньшим усилием При увеличении плотности фотонный газ сжался с меньшим усилием

Физики измерили сжимаемость двумерного фотонного газа в микрополости

N+1
Как Крис Диксон сделал ставку на крипту и стал самым успешным венчурным инвестором Как Крис Диксон сделал ставку на крипту и стал самым успешным венчурным инвестором

Участники Списка Мидаса называют Coinbase одним из лучших своих вложений

Forbes
Голоса в голове: что такое субличности и как они меняют наше представление о себе Голоса в голове: что такое субличности и как они меняют наше представление о себе

Отрывок из книги «Мои разные «я» — Ричард Шварц бросает вызов теории «мономозга»

Forbes
Зачем нужна соль в посудомоечных машинах Зачем нужна соль в посудомоечных машинах

Если вы думаете, что соль в посудомойке нужна для смягчения воды, то ошибаетесь

CHIP
«После родов раздражаюсь на мужа» «После родов раздражаюсь на мужа»

Что делать, если один из молодых родителей не включается в новую роль?

Psychologies
Мужской переполох Мужской переполох

Гормоны! На старт, внимание – март! Как избежать стороннего влияния на мужчину?

Лиза
«Когда заканчиваются слова — начинается насилие» «Когда заканчиваются слова — начинается насилие»

Кирилл Соколов о черной комедии «Оторви и выбрось» и ее трагической актуальности

Weekend
Путеводитель по кинофильмам в стиле документальных фейков Путеводитель по кинофильмам в стиле документальных фейков

Самые лучшие и самые важные фильмы, которые выдавали себя за живой репортаж

Maxim
10 главных запретов в СССР, которые кажутся нам дикими 10 главных запретов в СССР, которые кажутся нам дикими

В СССР хватало моментов, которые мы с вами ни за что бы не хотели повторить

Cosmopolitan
«Нейромифология»: Почему распространенное понимание мира нейронаук не соответствует действительности «Нейромифология»: Почему распространенное понимание мира нейронаук не соответствует действительности

Отрывок из книги Феликса Хаслера «Нейромифология»

N+1
Для своих двоих Для своих двоих

Деформация стоп: как она может сказаться на здоровье и как ее избежать?

Лиза
Как походка влияет на внешность: исследования и мнения экспертов Как походка влияет на внешность: исследования и мнения экспертов

То, как вы ходите, влияет на мнение окружающих

РБК
Английские «люди» оказались скорее мужчинами Английские «люди» оказались скорее мужчинами

Судя по контексту, people — это скорее мужчины, чем женщины

N+1
Спящая красавица из Турвилля: как уснувшая девочка пришла в себя уже взрослой Спящая красавица из Турвилля: как уснувшая девочка пришла в себя уже взрослой

11-летняя девочка Эллен Сэдлер заснула и проспала девять лет

Cosmopolitan
Пианист Алексей Любимов: «Для людей искусства никаких приказов нет» Пианист Алексей Любимов: «Для людей искусства никаких приказов нет»

Пианист Алексей Любимов — о контекстах пространства и времени, единении

РБК
«Русская кухня: от мифа к науке»: как и почему менялись кулинарные традиции и вкусы людей «Русская кухня: от мифа к науке»: как и почему менялись кулинарные традиции и вкусы людей

Отрывок из книги «Русская кухня: от мифа к науке» — о рыбе в СССР

N+1
Роды с доулой: как выбрать боевую подругу Роды с доулой: как выбрать боевую подругу

Кто такая доула и какова ее роль в родах

Psychologies
15 способов улучшить отношения за 60 секунд 15 способов улучшить отношения за 60 секунд

Секреты, которые помогут укрепить отношения с партнером, друзьями, детьми

Psychologies
Что надо знать о российском бренде 1811 Eighteen One One Что надо знать о российском бренде 1811 Eighteen One One

Московский бренд продолжает развиваться и расширяться

РБК
Как похудеть на 5 кг за неделю? тебе поможет детокс-диета Гвинет Пэлтроу Как похудеть на 5 кг за неделю? тебе поможет детокс-диета Гвинет Пэлтроу

Детокс-диета Гвинет Пэлтроу, которая помогает очистить организм

VOICE
Травоядный хищник, или Как большие панды приспособились к бамбуку Травоядный хищник, или Как большие панды приспособились к бамбуку

Удивительное исключение из хищников: травоядная большая панда

Наука и жизнь
Светлана Иванова сыграла жертву насилия: о чем новый сериал «Обоюдное согласие» Светлана Иванова сыграла жертву насилия: о чем новый сериал «Обоюдное согласие»

Сини-сериал «Обоюдное согласие» балансирует на грани между детективом и драмой

Psychologies
Зашквар vs годнота: пять позорных способов тюнинговать автомобиль и достойные альтернативы им Зашквар vs годнота: пять позорных способов тюнинговать автомобиль и достойные альтернативы им

Плохие способы освежить автомобиль

Maxim
Такими были советские дети: зачем Зина Портнова съела отравленный суп Такими были советские дети: зачем Зина Портнова съела отравленный суп

Зина Портнова погибла, когда ей исполнилось 17

Cosmopolitan
Вор или жертва: как обвиненный в плагиате Асгар Фархади стал героем своего же фильма Вор или жертва: как обвиненный в плагиате Асгар Фархади стал героем своего же фильма

Как Асгар Фархади попал в скандал с плагиатом?

Forbes
Открыть в приложении