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 Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Большой взрыв мог быть не началом Вселенной, а моментом рождения самой гравитации в привычном нам виде. Новая модель предлагает иную, квантовую форму гравитации, которая могла запустить инфляцию и избавить космологию от проблемы сингулярности, где законы физики перестают работать.
Шведские биологи отследили миграцию обыкновенного соловья с помощью миниатюрных датчиков-рюкзаков. Как оказалось, при пересечении Сахары и Аравийской пустыни птицы летят только по ночам и не ищут пищу. Соловьи преодолевают пустыню без дозаправки, полагаясь лишь на накопленный заранее жир.
Вода из другой звездной системы оказалась не похожа на земную: в составе третьего межзвездного объекта нашли рекордное содержание дейтерия — тяжелого изотопа водорода. Этот химический след указывает на необычные условия формирования системы, где возникла комета, и меняет представления о сценариях рождения далеких планетных систем.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
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