Сегодня 28 января 2025
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

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Посещаемость сайта DeepSeek взлетела с 300 тысяч до 6 млн, не обошлось и без DDoS 3 ч.
Приложение Nvidia App для управления графикой получило расширенные настройки дисплея 7 ч.
S.T.A.L.K.E.R. 2: Heart of Chornobyl получила первый патч в 2025 году — он устраняет «наиболее критические проблемы» 8 ч.
Microsoft подключила к разработке Gears of War: E-Day создателей Gears of War: Judgment и Bulletstorm 8 ч.
Последний крупный патч для Baldur's Gate 3 вышел раньше времени, но только на PS5 и по ошибке 9 ч.
Календарь релизов — 27 января – 2 февраля: Atomic Heart DLC#3, Orcs Must Die! и Citizen Sleeper 2 10 ч.
Фил Спенсер не смог гарантировать, что Starfield останется эксклюзивом Xbox 10 ч.
У Hogwarts Legacy на ПК скоро появится официальная поддержка модов и редактор для их создания 12 ч.
Продажи игр на физических носителях в США неуклонно снижаются — с 2021 года более чем вдвое 12 ч.
Ролевой боевик Rise of the Ronin от создателей Nioh выйдет на ПК с поддержкой 8K и 120 кадров/с — дата релиза в Steam и геймплейный трейлер 13 ч.
Люди уже ставят палатки у магазинов электроники в ожидании старта продаж GeForce RTX 5090 21 мин.
Брандмауэры Zyxel USG FLEX и ATP ушли в бесконечную перезагрузку после некорректного обновления сигнатур 6 ч.
Дороговизна и высокое энергопотребление ИИ-ускорителей NVIDIA открыли новые горизонты для Marvell и Broadcom 7 ч.
Новая статья: Первые впечатления от смартфона HONOR X9c: зимний солдат 7 ч.
Южная Каролина заинтересовалась достройкой «скандальной» АЭС Virgil C Summer из-за спроса на ИИ ЦОД 9 ч.
15 лет назад Стив Джобс представил первый Apple iPad — «волшебное и революционное устройство» 11 ч.
Индийская Reliance заявила, что построит «крупнейший ЦОД в мире» 12 ч.
Китайские роботы UBTech начнут заполнять заводы и фабрики уже в этом году 12 ч.
Nothing раскрыла дату анонса Phone (3) — ждать настоящий флагман осталось недолго 13 ч.
2 тыс. игроков ИТ-рынка обсудят «хайповые» и проверенные временем технологии 13 февраля в Москве 14 ч.