Цивилизация
Российские физики установили, что вычислительные мощности квантовых компьютеров проще наращивать, если вместо классических кубитов и квантовых аналогов битов использовать многоуровневые квантовые ячейки памяти, передает ТАСС, ссылаясь на пресс-службу Российского квантового центра (РКЦ).
Как заявил руководитель научной группы РКЦ Алексей Федоров, идея заключается 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 он.
Большинство существующих в настоящее время квантовых компьютеров являются вычислительными машинами, которые созданы на базе так называемых кубитов. Так ученые называют квантовые аналоги логических битов, которые представляют собой аналог искусственного атома водорода с двумя энергетическими уровнями.
Кроме кубитов, есть и более сложные квантовые ячейки памяти. Речь идет о так называемых кутритах и куквадрах, обладающих тремя или четырьмя уровнями. В последние годы физики и инженеры активно интересуются свойствами многоуровневых кубитов, поскольку они позволяют снизить количество частиц, которые нужны для хранения и обработки данных. Кутритами и куквадрами при этом гораздо труднее манипулировать.
Федоров со своими коллегами обнаружили, что многоуровневые кубиты можно достаточно легко приспособить для осуществления одной из самых распространенных квантово-логических операций, так называемого вентиля Тоффоли. В рамках этой операции в логическое устройство поступает три бита. Значения двух из них определяют то, будет ли «перевернуто» содержимое третьего бита.
С помощью такого вентиля можно реализовать все другие логические операции и построить фактически любую логическую схему. Это позволяет использовать их для создания универсальных квантовых компьютеров, которые смогут решать произвольные задачи. Как указали Федоров и его коллеги, такие логические блоки, уже собирались на базе двухуровневых кубитов «облачного» квантового компьютера американской компании IBM и других лидеров «квантовой гонки».
Ученые из России разработали алгоритм, который позволяет использовать кутриты для создания полноценных вентилей Тоффоли, не требующих других типов квантовых битов для своей работы. Они отметили, что подобный подход позволяет значительно упростить архитектуру вычислительной системы и облегчает извлечение данных из нее, что повышает их масштабируемость.
Ранее в IBM заявили, что производимые компанией квантовые чипы смогут обойти обычные компьютеры в самом ближайшем будущем.