Сегодня 21 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 🔥
Китай смягчился и готов к сделке по сохранению TikTok в США 5 ч.
Meta, Google, TikTok и X пообещали усилить борьбу с разжиганием ненависти 5 ч.
Календарь релизов —20–26 января: Final Fantasy VII Rebirth на ПК, Tokyo Xtreme Racer и Disorder 5 ч.
Electronic Arts объявила дату «смерти» Origin и призвала пользователей переходить в EA App 6 ч.
Nvidia закрыла уязвимости в ПО для своих GPU, позволявшие красть данные и ломать системы 7 ч.
Депутаты Госдумы организовали рабочую группу для подготовки законопроекта, который обяжет Steam идентифицировать игроков через «Госуслуги» 7 ч.
Игра реальна, а торт — нет: разработчик Hollow Knight: Silksong подтвердил статус проекта 9 ч.
«Анонимность — не основополагающее право»: в Европоле заявили, что мессенджеры обязаны раскрывать зашифрованные переписки 9 ч.
Спустя 12 лет после релиза Resident Evil 6 взяла курс на новые платформы 10 ч.
Instagram представил конкурента видеоредактора CapCut от создателя TikTok 10 ч.
Новая статья: Топ-10 смартфонов до 35 тысяч рублей (начало 2025 года) 5 ч.
Телеком-компании получат миллиарды долларов, сдав медные кабели на цветмет 6 ч.
США и ЕC сняли с России обвинения в саботаже подводных кабелей в Балтийском море 10 ч.
Сначала газ, а потом уже атом: Oklo и RPower займутся развитием гибридных электростанций для ЦОД 10 ч.
Опубликованы распаковки GeForce RTX 5090 Founders Edition — компактная видеокарта в экологичной коробке 10 ч.
В 2024 году выросли госзакупки серверов и СХД — предпочтение было отдано зарубежным вендорам 11 ч.
Raspberry Pi предложила купить углеродные кредиты по $4/шт., чтобы компенсировать выбросы при производстве одноплатников 13 ч.
Складной смартфон Oppo Find N5 будет настолько тонким, насколько позволил USB Type-C 13 ч.
Индия может столкнуться с дефицитом ИИ-ускорителей из-за новой политики США 13 ч.
Российские серверы не смогли стать популярнее американских и китайских в госзакупках, и вряд ли ситуация скоро исправится 14 ч.