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

Колоссального кальмара впервые сняли на видео в естественной среде обитания Колоссального кальмара впервые сняли на видео в естественной среде обитания

Как удалось запечатлеть колоссального кальмара в родных для него глубинах океана

N+1
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
Астрономы подтвердили существование экзогиганта на ретроградной орбите в тесной двойной системе Астрономы подтвердили существование экзогиганта на ретроградной орбите в тесной двойной системе

Астрономы нашли экзогиганта на необычно широкой и ретроградной орбите

N+1
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
Мозг, исцеляющий себя Мозг, исцеляющий себя

Реальные истории людей, которые победили болезни и преобразили свой мозг

kiozk originals
В каких странах получить ВНЖ дешевле и проще всего В каких странах получить ВНЖ дешевле и проще всего

Где в новых условиях можно получить ВНЖ и по какой программе можно переехать?

Forbes
«Синий чулок»: как Хирацука Райтё основала первый феминистский журнал в Японии «Синий чулок»: как Хирацука Райтё основала первый феминистский журнал в Японии

Хирацука Райтё — одна из первых феминисток в Японии

Forbes
Лучше есть свежими: 10 продуктов, которые не стоит замораживать Лучше есть свежими: 10 продуктов, которые не стоит замораживать

Не всякую еду можно подвергать воздействию низких температур

Популярная механика
«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
Австралийцы выпустили в природу 80 лягушек вымирающего вида Австралийцы выпустили в природу 80 лягушек вымирающего вида

Литории Спенсера почти вымерли из-за грибковой инфекции и лесных пожаров

N+1
Где проще общаться — в Сети или в реальной жизни? 69% людей считают, что в Сети Где проще общаться — в Сети или в реальной жизни? 69% людей считают, что в Сети

Почему люди считают, что знакомиться в интернете значительно проще

Cosmopolitan
Вольный город Данциг и польская почта Вольный город Данциг и польская почта

Данциг существовал как независимое государство между двумя мировыми войнами

Дилетант
10 запрещенных советских фильмов 10 запрещенных советских фильмов

Шедевры советского кино, отправленные "на полку"

Esquire
Зачем живые любят друг друга. Глава вторая, в которой слоны действуют нелогично, а улитки — предсказуемо Зачем живые любят друг друга. Глава вторая, в которой слоны действуют нелогично, а улитки — предсказуемо

Алексей Алексенко о происхождении секса и других неразгаданных тайнах

СНОБ
Зачем имитировать голод? Зачем имитировать голод?

Для долголетия нужно жить впроголодь – или голод можно просто «изобразить»?

Здоровье
Без права на Страшный суд: за что горели на кострах инквизиции во Флоренции Без права на Страшный суд: за что горели на кострах инквизиции во Флоренции

За фасадом «колыбели Эпохи Возрождения» скрывается немало «темных» страниц

Вокруг света
5 мифов об удобрениях, которые сэкономят вам деньги 5 мифов об удобрениях, которые сэкономят вам деньги

Большинство книг и видеороликов тиражируют одни и те же мифы об удобрениях

Популярная механика
Палеонтологи описали живших 11,5 миллиона лет назад нелетающих лебедей-фильтраторов Палеонтологи описали живших 11,5 миллиона лет назад нелетающих лебедей-фильтраторов

Крылья и хвост этих лебедей формировали «колыбель» для птенцов

N+1
Самолет комсомольцев: как в СССР разработали уникальный бомбардировщик с вертикальным взлетом Самолет комсомольцев: как в СССР разработали уникальный бомбардировщик с вертикальным взлетом

Вертикально взлетающими и приземляющимися ракетами сейчас никого не удивить

Популярная механика
Стесняюсь спросить: что такое нитевой лифтинг? Стесняюсь спросить: что такое нитевой лифтинг?

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

Esquire
В спинном мозге мышей обнаружили нейроны приятных прикосновений В спинном мозге мышей обнаружили нейроны приятных прикосновений

Исследователи изучили один из типов нейронов медленных волокон в спинном мозге

N+1
30 колоссальных образцов промышленной техники: как работают гиганты индустрии 30 колоссальных образцов промышленной техники: как работают гиганты индустрии

Туда, где работают эти монстры, людей стараются не пускать

ТехИнсайдер
Восемь раз «да»! Реальные фото со свадеб Элтона Джона, Монро, Тейлор и других Восемь раз «да»! Реальные фото со свадеб Элтона Джона, Монро, Тейлор и других

Вот как выглядели в день свадьбы звезды из недавнего прошлого

VOICE
PRP-терапия: как плазма помогает избавиться от травм PRP-терапия: как плазма помогает избавиться от травм

PRP-терапия – как с её помощью лечат болезни опорно-двигательного аппарата

Популярная механика
Рок-звезда науки: как кардиолог Эрик Тополь меняет мировую медицину Рок-звезда науки: как кардиолог Эрик Тополь меняет мировую медицину

Эрик Тополь убежден, что будущее медицины — за искусственным интеллектом

Forbes
Страх быть счастливым, пятый из Страх быть счастливым, пятый из

В этом мире случается масса всего странного!

Популярная механика
Голос – не главное! Что нужно, чтобы стать актером дубляжа, и где этому учат Голос – не главное! Что нужно, чтобы стать актером дубляжа, и где этому учат

Узнаем все секреты профессии актера дубляжа и развенчиваем мифы

Лиза
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
Как вернуться в тренажерный зал после долгого перерыва: 5 простых шагов Как вернуться в тренажерный зал после долгого перерыва: 5 простых шагов

Как возобновить тренировки и вернуться в прежнее русло?

Популярная механика
Марсотрясения связали с активностью магмы в верхней мантии Марсотрясения связали с активностью магмы в верхней мантии

Сейсмограф SEIS зафиксировал 47 новых марсотрясений

N+1
Открыть в приложении