Российские физики упростили квантовые вычисления на кудитах
Физики из МФТИ и Российского квантового центра (РКЦ) разработали технологию создания многоуровневых квантовых систем, каждая из которых может успешно оперировать несколькими кубитами. Об этом сообщается в Physical Review A.
Квантовые компьютеры рассматриваются как более производительная альтернатива традиционным вычислительным машинам, в том числе суперкомпьютерам, благодаря природе их битов. Квантовые биты, или кубиты, способны находиться в когерентной суперпозиции состояний «ноль» и «единица», что, предположительно, позволяет значительно сократить время производимых операций. Так, если взлом криптографического алгоритма RSA на классическом компьютере может занять миллиарды лет, квантовый компьютер дешифровал бы его за несколько минут.
Основным препятствием для создания квантовых компьютеров такой мощности остается нестабильность квантовых состояний. Объекты, которые используются для формирования кубитов — ионы, электроны, переходы Джозефсона и другие, — сохраняют заданное квантовое состояние в течение короткого периода времени — до миллисекунд. При этом расчеты требуют не только пролонгированного действия этих состояний, но и возможности взаимодействия кубитов между собой, обеспечения квантовых регистров. В системах, включающих в себя десятки и сотни кубитов, эти ограничения усугубляются.
В новом исследовании авторы попытались изменить подход и вместо создания крупной системы кубитов увеличили размер систем, необходимых для измерений. Ученые сосредоточились на манипуляциях с кудитами — квантовыми объектами, которые хранят в одном заряде более двух значений. Физики показали, что на одном пятизначном кудите на базе искусственного атома можно выполнить полноценное квантовое вычисление, в частности реализацию алгоритма Дойча — Йожи.
«Кудит с четырьмя или пятью значениями может функционировать как комплекс двух “обычных” кубитов, восьми значений для кудита достаточно, чтобы имитировать систему трех кубитов», — сообщил представитель РКЦ Алексей Федоров.
По словам главного научного сотрудника ФИАН Владимира Манько, в ряде случаев предложенная методика позволит упростить разработку квантовых вычислительных систем. Например, восьмиуровневый кудит на базе искусственного атома оказался способен воспроизвести квантовую телепортацию, ранее реализованную только в трех двухуровневых системах кубитов.
Алгоритм Дойча — Йожи представляет собой один из первых алгоритмов, предназначенных для выполнения на квантовых компьютерах. Проиллюстрировать его можно на примере со стопкой монет, ряд которых являются поддельными. В классическом варианте их подлинность будет поэтапно проверяться с каждой стороны. Алгоритм Дойча — Йожи позволяет «слить» лицевую и реверсивную стороны монет для потоковой верификации.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии