В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Physical Review A, физики доказали высокую эффективность трехуровневых квантовых вычислительных устройств на базе ионов и сверхпроводящих контактов по сравнению с традиционными двухуровневыми кубитными системами. Эти устройства, использующие так называемые кудиты, способны моделировать сложные физические процессы, требуя при этом меньшего числа логических элементов.
Кубиты, или квантовые биты, являются основными строительными блоками квантовых вычислительных машин. Они могут находиться в суперпозиции нескольких состояний, что дает квантовым машинам способность решать задачи, недоступные для классических компьютеров. Однако использование кудитов, которые могут кодировать три и более состояний, открывает новые возможности для более плотного кодирования квантовой информации и более эффективного решения задач.
«Использование кутритов позволяет не только более плотно кодировать квантовую информацию, но и решать некоторые задачи более эффективно, используя меньше ресурсов. Именно это свойство мы и продемонстрировали в нашем эксперименте».
— Николай Колачевский, ведущий автор исследования, директор Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН)
Исследователи смоделировали динамику простейшей PT-симметричной системы, используя всего один кутрит, в то время как для аналогичного моделирования с использованием кубитов потребовалось бы значительно больше ресурсов. Эксперименты были проведены на квантовых устройствах, разработанных на базе ионов иттербия и сверхпроводящих контактов Джозефсона (трансмонов).
Открытие эффективности трехуровневых квантовых вычислительных систем на базе кудитов является значительным шагом в развитии квантовых технологий. Оно не только расширяет границы возможностей квантовых компьютеров в моделировании сложных физических процессов, но и предоставляет путь к созданию более мощных и ресурсоэффективных квантовых машин. Таким образом, исследование подтверждает потенциал многоуровневых квантовых систем в качестве ключевого компонента будущих квантовых вычислений, обещая новую эру в решении задач, недоступных для современных классических и кубитных компьютеров.
Нет комментариев