Группа ученых из Российского квантового центра, МФТИ и МИСиС продемонстрировала возможность масштабирования квантовых компьютеров, не наращивая количество квантовых носителей информации, а используя их дополнительные уровни. Результаты эксперимента, проведенного при поддержке Российского научного фонда, опубликованы в журнале в Physical Review A.
Одним из основных барьеров для эффективного применения квантовых технологии является недостаточное количество кубитов, связанное со сложностью контроля множества независимых частиц.
Научная группа Алексея Федорова предложила схему для реализации одной из ключевых операций, используемой практически во всех квантовых алгоритмах — гейта Тоффоли. Однако вместо кубитов физики использовали разновидность многоуровневых квантовых систем (кудитов) — кутриты. В отличие от кубитов, кутриты могут находиться в 3 состояниях одновременно, что позволяет повысить производительность вычислений и качество квантовых операций. Схема была продемонстрирована на сверхпроводниковом квантовом компьютере. Полученные результаты позволят значительно ускорить внедрение квантовых вычислений в индустриальную среду.
«Реализация кубитов с помощью реальных физических систем предполагает определенную идеализацию — количество уровней в атомах, ионах, сверхпроводниковых цепочках и других системах обычно больше двух. Идея кудитных квантовых процессоров состоит в том, чтобы использовать дополнительные уровни физических систем для увеличения качества реализации квантовых операций и «более плотного» кодирования квантовой информации. Для демонстрации схемы был выбран сверхпроводниковый квантовый компьютер. В России в рамках проекта Лидирующего исследовательского центра (ЛИЦ) идет работа по созданию кудитного квантового компьютера на ионах», — сообщил Алексей Федоров, профессор МФТИ, руководитель группы «Квантовые информационные технологии» в РКЦ.
