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

Пятнистую гиену встретили в Египте впервые за 5000 лет Пятнистую гиену встретили в Египте впервые за 5000 лет

В Гебель-Эльба, Египет, впервые за 5000 лет встретили пятнистую гиену

N+1
Разница в возрасте: может ли она помешать отношениям? Разница в возрасте: может ли она помешать отношениям?

Идеальная разница в возрасте партнеров — какая она?

Psychologies
На борту затонувшего средневекового китайского судна нашли сосуды из-под алкогольных напитков На борту затонувшего средневекового китайского судна нашли сосуды из-под алкогольных напитков

Находки, собранные во время раскопок средневекового судна «Наньхай №1»

N+1
Магический феминизм Магический феминизм

«Пронзительно громко»: экранизация Сесилии Ахерн

Weekend
6 самых популярных сюжетов снов 6 самых популярных сюжетов снов

Какие сюжеты снов чаще всего снятся людям?

ТехИнсайдер
У каждого региона — свой наличник: как бывший айтишник спасает «вымирающую красоту» России У каждого региона — свой наличник: как бывший айтишник спасает «вымирающую красоту» России

История фотографа, который собирает коллекцию снимков резных оконных наличников

Вокруг света
Стрии: откуда берутся растяжки на коже и как от них избавиться Стрии: откуда берутся растяжки на коже и как от них избавиться

Растяжки на коже встречаются у большинства людей независимо от пола и возраста

РБК
Что лучше есть, если повышен сахар в крови: полезные продукты Что лучше есть, если повышен сахар в крови: полезные продукты

Чем опасны йогурты и какие напитки наиболее безопасны?

Популярная механика
10 опасных продуктов, от которых стоит отказаться навсегда 10 опасных продуктов, от которых стоит отказаться навсегда

Растительное масло, соя и даже рыба могут быть очень опасны для нашего здоровья

Популярная механика
15 способов улучшить отношения за 60 секунд 15 способов улучшить отношения за 60 секунд

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

Psychologies
Дольше держит заряд и не виснет: рассказываем, как прокачать iPhone в домашних условиях Дольше держит заряд и не виснет: рассказываем, как прокачать iPhone в домашних условиях

С нашими советами твой гаджет обретет новую жизнь

Maxim
Привлекательны, высоки ростом и ленивы: 20 неочевидных особенностей умных людей Привлекательны, высоки ростом и ленивы: 20 неочевидных особенностей умных людей

Особенности, которые нередко встречаются у людей с высоким уровнем интеллекта

Вокруг света
История солистки Roxette Мари Фредрикссон «Любовь к жизни» История солистки Roxette Мари Фредрикссон «Любовь к жизни»

Солистка группы Roxette Мари Фредрикссон честно рассказала свою биографию

СНОБ
Диета для сушки тела: кому полезно, а кому не очень Диета для сушки тела: кому полезно, а кому не очень

Система питания, которая поможет устранить жировые отложения

VOICE
«Я старею, и это неожиданность» «Я старею, и это неожиданность»

Может быть, стоит изменить свое отношение к старости?

Psychologies
5 вопросов об аллергии 5 вопросов об аллергии

Аллергия — болезнь, на которую не начхать

Maxim
Кто из выходцев из России и СССР стал миллиардером за рубежом Кто из выходцев из России и СССР стал миллиардером за рубежом

Миллиардеры: выходцы из России и потомки иммигрантов из СССР

Forbes
Гадание по первым морщинам: как научиться принимать свой возраст Гадание по первым морщинам: как научиться принимать свой возраст

Можно ли спрогнозировать, как именно мы будем стареть?

Psychologies
Русская история итальянского архитектора Аристотеля Фиораванти Русская история итальянского архитектора Аристотеля Фиораванти

Аристотель Фиораванти стал первым итальянским архитектором при русском дворе

СНОБ
Клара Новикова: «Я могу играть дуру, но не быть ею» Клара Новикова: «Я могу играть дуру, но не быть ею»

У меня интуиция сумасшедшая, она и подсказывала: все получится

Караван историй
Как устроен российский самоходный лазерный комплекс 1К17 «Сжатие» Как устроен российский самоходный лазерный комплекс 1К17 «Сжатие»

Зачем «лазерному танку» шестнадцать «глаз»

ТехИнсайдер
Математический анализ Математический анализ

Как выпускник матмеха ЛГУ Александр Евневич построил торговый бизнес

Forbes
Конфликт неизбежен: как в него вступить и не пожалеть? Конфликт неизбежен: как в него вступить и не пожалеть?

Почему мы избегаем выяснения отношений?

Psychologies
«Изумление было полным»: что сказали немцы, когда увидели советские танки «Изумление было полным»: что сказали немцы, когда увидели советские танки

Какими видели и как оценивали советские танки наши противники

ТехИнсайдер
Извините за успех: почему мы испытываем чувство вины за большие деньги и достижения Извините за успех: почему мы испытываем чувство вины за большие деньги и достижения

Почему чувство вины останавливает нас на пути к успеху?

Inc.
Искусство ниоткуда Искусство ниоткуда

Анна Толстова о том, как послевоенные художники отменили предыдущую культуру

Weekend
Британские колонисты из Южной Австралии пострадали от дефицита витамина C Британские колонисты из Южной Австралии пострадали от дефицита витамина C

Палеопатологи исследовали останки индивидов, найденных в окрестностях Аделаиды

N+1
5 мифов о космосе на большом экране: какие абсурдные киноляпы замечают космонавты 5 мифов о космосе на большом экране: какие абсурдные киноляпы замечают космонавты

Какие несостыковки в фильмах о космосе космонавты замечают чаще всего

Популярная механика
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
Как понять друг друга. 10 книг об отношениях Как понять друг друга. 10 книг об отношениях

Книги, которые помогут выстроить здоровые отношения

СНОБ
Открыть в приложении