Сегодня 03 апреля 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.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Мощнейшая ИИ-модель OpenAI o3 тратит до $30 000 на решение одной задачи 18 мин.
GTA V вернётся в Game Pass, причём совсем скоро — впервые игра будет доступна в PC Game Pass 52 мин.
ZA/UM отреагировала на утечку «одиночной кооперативной игры» Locust City во вселенной Disco Elysium 53 мин.
Amazon включилась в борьбу за американский бизнес TikTok 2 ч.
«Яндекс» представил «Нейроэксперта» — ИИ, который соберёт базу знаний по ссылкам и файлам пользователя 3 ч.
«Хуже моего самого страшного кошмара»: утечка геймплея с тестирования новой The Sims ужаснула фанатов 3 ч.
Самые полные издания Borderlands 3 и Diablo III добавят в Game Pass, а лучшая игра 2024 года по версии 3DNews подписку скоро покинет 14 ч.
«Эпический» сериал Netflix по Assassin’s Creed впервые за несколько лет подал признаки жизни 15 ч.
Спустя 10 лет после релиза Enter the Gungeon получит «крупнокалиберный сиквел» — первый трейлер и подробности Enter the Gungeon 2 17 ч.
«Наш контент бесплатный, а инфраструктура — нет»: ИИ-боты разоряют «Википедию» 18 ч.
Ближневосточный след: Cerebras Systems развеяла сомнения регулятора CFIUS в благонадёжности перед выходом на IPO 35 мин.
Hyundai обновила водородомобиль Nexo: запас хода вырос до 700 км, а мощность — до 255 л.с. 55 мин.
Sony представила преемника «короля телевизоров» и обновила всю серию Bravia 2 ч.
Самый опасный в истории наблюдений астероид теперь угрожает Луне, а не Земле 2 ч.
Apple, Nvidia и Amazon под ударом: трамповские пошлины полностью перекроят технологическую отрасль 2 ч.
Российская WildTeam выступила генеральным проектировщиком ЦОД общей ёмкостью 350 МВт 2 ч.
Смартфон Poco M7 Pro 5G с чипом Dimensity 7025-Ultra поступил в глобальную продажу 3 ч.
Названа дата запуска первой партии интернет-спутников Amazon Project Kuiper — они полетят на ракете с российскими двигателями 4 ч.
Samsung резко нарастила поставки чипов в Китай, пока этому не мешают санкции 4 ч.
Western Digital выпустила HDD серии Purple Pro ёмкостью 26 Тбайт для систем видеонаблюдения 4 ч.