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

Новые гибкие актуаторы позволили колесному роботу трансформироваться в квадрокоптер Новые гибкие актуаторы позволили колесному роботу трансформироваться в квадрокоптер

Инженеры разработали гибкие актуаторы, которые могут плавно деформироваться

N+1
Пара антител на год подавила размножение ВИЧ в крови пациентов Пара антител на год подавила размножение ВИЧ в крови пациентов

Иммунологи попробовали добиться ремиссии у ВИЧ-инфицированных пациентов

N+1
Как организм слонов смог победить рак, и может ли человек достичь этого Как организм слонов смог победить рак, и может ли человек достичь этого

Генетическая загадка слонов: почему эти гиганты почти не болеют онкологией?

ТехИнсайдер
Вершки и корешки с историей: 9 древнейших овощей на нашей грядке Вершки и корешки с историей: 9 древнейших овощей на нашей грядке

Какой путь проделали овощные культуры, прежде чем оказаться на наших грядках?

Вокруг света
«Дневник невидимки»: история необычной старшеклассницы с обычными проблемами «Дневник невидимки»: история необычной старшеклассницы с обычными проблемами

Отрывок из «Дневника невидимки» — романа о том, как оставаться собой

Forbes
Незрячий с рождения человек испытал тактильную синестезию Незрячий с рождения человек испытал тактильную синестезию

Исследователи описали случай синестезии у незрячего с рождения человека

N+1
Была совсем обычная! Как красавица-мама Илона Маска выглядела в молодости Была совсем обычная! Как красавица-мама Илона Маска выглядела в молодости

Только посмотри на фото тридцатилетней Мэй Маск!

Cosmopolitan
Мы боимся говорить о деньгах: почему и как это исправить? Мы боимся говорить о деньгах: почему и как это исправить?

Деньги — одна из самых табуированных тем

Psychologies
Курс начинающего бёрдвотчера: 11 птиц России, которых можно увидеть, путешествуя под парусом Курс начинающего бёрдвотчера: 11 птиц России, которых можно увидеть, путешествуя под парусом

Рассказываем о пернатых, обитающих от Финского залива до Дальнего Востока

Вокруг света
Как нас обманывают стоматологи: 3 простых способов украсть ваши деньги Как нас обманывают стоматологи: 3 простых способов украсть ваши деньги

Как избежать ненужных манипуляций и защитить себя от переплаты за лечение?

Популярная механика
15 главных когнитивных искажений 15 главных когнитивных искажений

Что такое когнитивные искажения и почему они встречаются у многих из нас?

Psychologies
Идеальная кожа без тонального крема — рассказываем, как добиться! Идеальная кожа без тонального крема — рассказываем, как добиться!

Как «слезть» с тональника и при этом не стесняться своего отражения в зеркале?

VOICE
Пахнущие самками соцветия однопокровниц стали смертельными ловушками для опылителей-самцов Пахнущие самками соцветия однопокровниц стали смертельными ловушками для опылителей-самцов

Жертвами растений становятся самцы грибных комаров и детритниц

N+1
Почему мужчина теряет интерес к женщине и что делать, чтобы его вернуть Почему мужчина теряет интерес к женщине и что делать, чтобы его вернуть

Вы чувствуете, что мужчина отдаляется?

Psychologies
Не по возрасту: 7 привычек, которые тебя старят Не по возрасту: 7 привычек, которые тебя старят

Заметила, что выглядишь старше своих ровесниц? Возможно, дело в твоих привычках

VOICE
Над злобой дня Над злобой дня

Книги о столкновении человека со злом, которые стоит перечитать

Weekend
Почему алюминиевая фольга с одной стороны глянцевая, а с другой матовая: бытовой вопрос, на который вы не знаете ответ Почему алюминиевая фольга с одной стороны глянцевая, а с другой матовая: бытовой вопрос, на который вы не знаете ответ

Какой стороной класть фольгу и почему они разные

ТехИнсайдер
Мяу по-русски: как понять, о чем на самом деле говорят кошки Мяу по-русски: как понять, о чем на самом деле говорят кошки

Основным средством коммуникации кошки с ее человеком стали звуки

ТехИнсайдер
Новое время или древняя Античность: когда люди впервые заговорили о существовании НЛО? Новое время или древняя Античность: когда люди впервые заговорили о существовании НЛО?

Многие считают, что наблюдение НЛО – сугубо современное явление. Но это не так

ТехИнсайдер
Замкнутый круг: почему именно женщины стимулируют развитие циклической экономики Замкнутый круг: почему именно женщины стимулируют развитие циклической экономики

Почему в шеринг-экономике больше женщин

Forbes
10 вредных привычек в уборке: никогда так не делайте 10 вредных привычек в уборке: никогда так не делайте

Проверьте, не совершаете ли вы одну из этих ошибок при уборке

Популярная механика
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
Близость к экватору повысила разнообразие окраски воробьинообразных птиц Близость к экватору повысила разнообразие окраски воробьинообразных птиц

Тропические птицы окрашены более ярко из-за близости к экватору

N+1
5 фактов о пользе кофе для разных систем организма 5 фактов о пользе кофе для разных систем организма

Какую пользу кофе может приносить здоровью

Лиза
Мужчина случайно нашел на Байкале два древних медных кельта Мужчина случайно нашел на Байкале два древних медных кельта

Археологи исследовали два металлических кельта, найденные на побережье Байкала

N+1
«Айтишники больше не гнут пальцы»: что случилось с наймом в ИТ весной 2022 года «Айтишники больше не гнут пальцы»: что случилось с наймом в ИТ весной 2022 года

Куда двинулись специалисты и зачем занижают грейды, где готовы нанимать русских?

VC.RU
В Турции нашли родственных кавказским турам вымерших горных козлов В Турции нашли родственных кавказским турам вымерших горных козлов

Ученые исследовали останки козлов, обнаруженные на в турецкой пещере Дирекли

N+1
FDA одобрило мясо генетически отредактированных короткошерстных коров FDA одобрило мясо генетически отредактированных короткошерстных коров

Генетически отредактированные коровы лучше переносят жаркую погоду

N+1
6 ошибок, из-за которых наше зрение портится от гаджетов 6 ошибок, из-за которых наше зрение портится от гаджетов

Главные ошибки при использовании гаджетов, из-за которых зрение может упасть

CHIP
Самые жесткие схватки роботов: курс на уничтожение Самые жесткие схватки роботов: курс на уничтожение

Железные бойцы режут, пилят, бьют током и пышут огнем на арене

Популярная механика
Открыть в приложении