Текст уведомления здесь

Физики «утрамбовали» элементы квантового компьютера

Физики из МФТИ, Российского квантового центра и других учреждений использовали многоуровневые квантовые системы, каждая из которых способна работать как несколько «обычных» квантовых элементов. Этот метод упростит создание квантового компьютера.
Добавить в закладки
Комментарии
Квантовые компьютеры смогут решать некоторые задачи, которые сейчас недоступны даже для самых мощных классических суперкомпьютеров. В отличие от обычных компьютеров, вычислительный элемент которых — бит — может находиться только в двух состояниях (нуля и единицы), квантовые компьютеры будут состоять из кубитов, которые создаются квантовыми объектами, а значит, могут кодировать состояния, промежуточные между нулем и единицей.

Однако на пути к постройке квантового компьютера стоит серьезное препятствие — неустойчивость квантовых состояний. Квантовые объекты, которые нужны для создания кубитов, — ионы, электроны, джозефсоновские контакты — сохраняют определенное квантовое состояние очень недолго. Но для вычислений нужно, чтобы кубиты не только сохранили состояние, но и еще и провзаимодействовали друг с другом. Физики по всему миру пытаются продлить срок жизни кубитов и смогли увеличить его с наносекунд до миллисекунд.

Ученые решили не сохранять устойчивость большой системы кубитов, а уменьшить размеры необходимой для вычислений системы. Они исследуют возможности использования для вычислений не кубитов, а кудитов — квантовых объектов, в которых число возможных состояний (уровней и их промежуточных состояний) больше двух (их число обозначают буквой D). Существуют кутриты с тремя состояниями, кукварты (четыре состояния) и так далее.

Исследователи показали, что на единственном кудите с пятью уровнями уже можно осуществлять полноценные квантовые вычисления, в частности запустить алгоритм Дойча. Этот алгоритм был создан специально для вычислений на квантовых компьютерах и предназначен для проверки значений большого числа двоичных переменных.

«Мы получаем существенный выигрыш, поскольку многоуровневые кудиты в определенных физических реализациях контролировать проще, чем систему из соответствующего количества кубитов, а значит, мы на шаг приближаемся к созданию полноценного квантового компьютера. Многоуровневые элементы обеспечивают преимущества и в других квантовых технологиях, например в квантовой криптографии», — говорит Алексей Федоров, один из соавторов исследования.

Результаты исследований опубликованы в серии статей в журналах Physical Review A, Physics Letters A, а также Quantum Measurements and Quantum Metrology.
Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы