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 Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Физики Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Алферовского университета и ИТМО показали, как управлять свечением углеродных точек, помещая их на полупроводниковые нанопровода.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
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