МОСКВА, 20 июл – РИА Новости. Ученые из России придумали способ использования многоуровневых квантовых систем в качестве набора из нескольких одиночных кубитов, элементарных ячеек квантового компьютера, что приближает нас к созданию подобного вычислительного прибора, сообщают пресс-службы МФТИ и РКЦ.
"Мы получаем существенный выигрыш, поскольку многоуровневые кудиты в определенных физических реализациях контролировать проще, чем систему из соответствующего количества кубитов, а значит мы на шаг приближаемся к созданию полноценного квантового компьютера. Многоуровневые элементы обеспечивают преимущества и в других квантовых технологиях, например, в квантовой криптографии", — заявил Алексей Федоров из Российского квантового центра.
Кубиты представляют собой одновременно и ячейки памяти, и вычислительные модули квантового компьютера, которые могут одновременно хранить в себе и логический ноль, и единицу благодаря квантово-механическим эффектам и законам квантовой физики. Объединение нескольких кубитов в единую вычислительную систему позволяет очень быстро решать те математические или физические задачи, поиск ответа на которые при помощи методик перебора заняло бы время, сопоставимое со временем жизни Вселенной.
Проблема, как рассказывают Федоров и его коллеги, заключается в том, что управление множеством кубитов и их удержание в связанном состоянии – крайне сложная с точки зрения практики задача, которую необходимо решить для создания универсальных квантовых вычислительных систем, способных решать столь же широкий спектр задач, как и обычные компьютеры.
Ученые из РКЦ и МФТИ начали решать задачу "с другого конца" – они не пытались сохранить устойчивость большой системы кубитов, а уменьшили размеры необходимой для вычислений системы.
Сейчас российские физики изучают возможность использования для вычислений не кубитов, а кудитов – квантовых объектов, в которых число возможных состояний составляет не один, как у кубитов, а два или больше. К примеру, существуют кутриты с тремя состояниями и кукварты с четырьмя состояниями.
Как отмечает Федоров, проделанные в РКЦ и МФТИ расчеты показали, что кудиты можно использовать в качестве полноценного аналога двух кубитов, а восьмиуровневую квантовую систему – в качестве "спрессованного" набора из трех кубитов. По его словам, кудит с пятью уровнями уже можно использовать для проведения квантовых вычислений, к примеру, сравнения большого количества чисел.
Сама идея использования многоуровневых систем для эмуляции многокубитных процессоров была предложена ранее в работах российских физиков из Казанского физико-технического института. Так, например, для реализации двухкубитного алгоритма Дойча предлагалось использовать ядерный спин 3/2, имеющий четыре различных состояния.
