Российские физики придумали, как решить одну из главных проблем квантовых вычислений.

Они установили, что нарастить мощности компьютеров проще, если использовать многоуровневые квантовые ячейки памяти вместо традиционных кубитов – квантовых аналогов логических битов.

Существующие квантовые компьютеры в большинстве своем построены именно на базе кубитов – аналогов искусственного атома водорода с двумя энергетическими уровнями. Но есть и более сложные квантовые ячейки памяти – кутриты и куквадры, в них три или четыре уровня соответственно.

Многоуровневые кубиты позволяют уменьшить число частиц, необходимых для хранения и обработки данных, но ими гораздо сложнее манипулировать.

В ходе своего нового исследования российские физики установили, что многоуровневые кубиты достаточно просто приспособить для проведения вентиля Тоффоли – одной из самых распространенных квантово-логических операций. С ее помощью можно реализовать логические операции и построить практически любую логическую схему.

В Российском квантовом центре (РКЦ) придумали алгоритм, благодаря которому для создания полноценных вентилей Тоффоли можно использовать кутриты без эксплуатации других типов квантовых битов.

Такой подход серьезно упрощает архитектуру вычислительной системы и повышает ее масштабируемость, облегчая извлечение информации.

«Идея состоит в том, чтобы использовать дополнительные уровни физических систем для увеличения качества реализации квантовых операций и более плотного кодирования информации. Для демонстрации схемы мы выбрали сверхпроводниковый квантовый компьютер. Кроме того, в России сейчас идет работа по созданию многоуровневого квантового компьютера на базе ионов», – рассказал руководитель научной группы РКЦ Алексей Федоров.

---

Подписывайтесь на наш телеграм-канал и читайте нас в соцсетях: Vk, Одноклассники, Яндекс.Дзен.