Сегодня 02 июля 2024
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Российские учёные доказали превосходство отечественных многоуровневых кубитов над обычными

В статье в журнале Entropy группа российских учёных из НИТУ МИСИС и Российского квантового центра привели примеры квантовых вычислений на кудитах, которые резко выигрывают на фоне кубитов. Кудиты способны на порядок и даже больше улучшить качество квантовых алгоритмов. Всё что нужно для этого — это новая математика, с чем в российской науке умеют работать.

 Источник изображения: НИТУ МИСИС

Источник изображения: НИТУ МИСИС

Разработчики квантовых систем в лице Google, IBM и других компаний пошли по проторенному пути, который гарантирует повышение производительности за счёт обычного увеличения числа кубитов — наименьшей единицы информации и элементарного вычислительного элемента квантового компьютера. У России, похоже, другой путь — это многоуровневые кубиты или кудиты. Математика сложнее, но зато можно запускать квантовые алгоритмы на намного меньшем количестве квантовых элементов. Это как с памятью 3D NAND — чем сложнее структура, тем больше бит можно записать в ячейку, и это работает!

В качестве квантовых вычислительных элементов в России выбрали ионы (атомы). Ионы могут работать не только как кубиты, но и как кудиты, которые являются расширенной версией кубита и могут находиться в трёх (кутриты), четырёх (кукварты), пяти (куквинты) и более состояниях. На днях такая платформа не просто была показана в работе, а была запущена для вычислений через облачный интерфейс.

Как и с памятью 3D NAND, дополнительные состояния кудитов позволяют плотнее кодировать данные в физических носителях, а это прямая возможность реализовывать всё более сложные и комплексные квантовые алгоритмы без усложнения вычислительной архитектуры. Это ведёт к возрастанию мощности квантового процессора «на ровном месте» со значительным ускорением выполнения операций. Так, один куквинт заменяет два классических двухкубитовых вентиля и один вспомогательный уровень, что было показано в работе на примере запуска квантового алгоритма Гровера для поиска по неупорядоченной базе данных.

«Куквинты хороши тем, что их пространство можно рассматривать как пространство двух кубитов с общим дополнительным уровнем. Такое рассмотрение помогает одновременно и сократить число физических носителей информации [кубитов], и использовать дополнительный уровень в качестве вспомогательного состояния для упрощения декомпозиции многокубитных вентилей или как их еще называют — гейтов — сложных логических операций с кубитами. Благодаря этому подходу при реализации квантовых алгоритмов на куквинтах становится возможным сократить число двухчастичных гейтов, т.е. задействующих две физические системы», — рассказал заведующий лабораторией квантовых информационных технологий НИТУ МИСИС Алексей Федоров.

В конкретном примере учёные представили эффективную модель декомпозиции обобщенного вентиля Тоффоли (обобщенную на n кубитов версию вентиля контролируемое НЕ). Используя только этот вентиль, можно построить любую обратимую классическую логическую схему, например, арифметическое устройство или классический процессор.

Оказалось, что по сравнению с кубитами реализация алгоритма на куквинтах при большом числе (>5) задействованных в алгоритме кубитов требует на порядок меньше двухчастичных гейтов. В частности, для 8-кубитного алгоритма Гровера на кубитах требуется выполнить больше 1000 двухчастичных гейтов, в то время как для его реализации на куквинтах их потребуется всего 88. Выигрыш колоссальный и это можно с успехом развивать и применять не только к кубитам на ионах, но также на других физических носителях, например, на сверхпроводящих или спиновых кубитах.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Вечерний 3DNews
Каждый будний вечер мы рассылаем сводку новостей без белиберды и рекламы. Две минуты на чтение — и вы в курсе главных событий.
Материалы по теме
Прежде чем оставить комментарий, пожалуйста, ознакомьтесь с правилами комментирования. Оставляя комментарий, вы подтверждаете ваше согласие с данными правилами и осознаете возможную ответственность за их нарушение.
Все комментарии премодерируются.
Комментарии загружаются...

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
США увеличили до $5 млн награду за информацию о «криптокоролеве» Руже Игнатовой 18 мин.
Постапокалиптическая стратегия Cataclismo от авторов Moonlighter отправит на защиту последнего оплота человечества — дата выхода в раннем доступе Steam 2 ч.
Windows 11 снова начала набирать популярность, но Windows 10 всё равно популярнее более чем в два раза 3 ч.
Бесшовный кооператив теперь и в землях Теней: самый популярный мод для Elden Ring получил совместимость с Shadow of the Erdtree 3 ч.
Суд взыскал с Google 10 млрд рублей в пользу «Гугл» 6 ч.
Календарь релизов 1–7 июля: Zenless Zone Zero, The First Descendant и FF XIV: Dawntrail 6 ч.
Создатели Guilty Gear и BlazBlue взяли курс на Европу — Arc System Works открыла офис в Париже 7 ч.
Sega: перезапуск Crazy Taxi станет мультиплеерной гоночной AAA-игрой в открытом мире 7 ч.
Евросоюз обвинит Meta в нарушении DMA из-за политики «плати или соглашайся» 8 ч.
Индонезийские власти не делали резервные копии зашифрованных хакерами государственных данных, хотя такая возможность была 10 ч.
Huawei с китайскими партнёрами начала разработку памяти HBM для антисанкционных ИИ-ускорителей 27 мин.
Новая статья: Обзор TWS-наушников realme Buds Air6 Pro: очень плавная эволюция 2 ч.
Vaio представила самый лёгкий портативный монитор в мире — Vaio Vision+ весом всего 325 грамм 4 ч.
В продаже появились первые кабели Thunderbolt 5, но пользы от них сейчас мало 4 ч.
Рыночная стоимость компаний, связанных с ИИ, показала заметный рост в июне 4 ч.
Франция готовит обвинения против Nvidia из-за доминирования на рынке GPU и ИИ-ускорителей 5 ч.
После банкротства Fisker её электромобили некому будет обслуживать, но автовладельцы не собираются так просто сдаваться 6 ч.
Поставки электромобилей Tesla снижаются второй квартал подряд 8 ч.
«Безбилетники»: энергосети возмутила бесплатная транспортировка энергии с АЭС Talen в ЦОД AWS 8 ч.
Nintendo придумала, как бороться с перекупщиками Switch 2 — нужно выпускать достаточно консолей 8 ч.