Группа учёных из Российского квантового центра получила патент на реализацию квантового компьютера на базе кудитов. Речь идёт о квантовых системах, которые могут одновременно находиться в более чем двух состояниях. Об этом пишет издание CNews со ссылкой на одного из соавторов патента, руководителя научной группы «Квантовые информационные технологии» Алексея Фёдорова.

Новая архитектура квантового процессора позволит повысить мощность квантового компьютера на ионах, разработанного в 2021 году. На данный момент аналогичные разработки имеются только в арсенале учёных из США, Китая и Австрии. Действие патента распространяется на территорию России до 2040 года, но учёные планируют подать заявку на международную регистрацию.

Уникальность новой архитектуры заключается в том, что она предполагает использование кудитов, тогда как наиболее распространённая модель вычисления квантовых компьютеров базируется на кубитах (квантовые аналоги битов информации, способные помимо состояний 0 и 1 принимать всевозможные суперпозиции).

«Квантовые системы, в которых мы используем для вычисления атомы, ионы, частицы света, фотоны, позволяют нам кодировать информацию в гораздо большем количестве состояний. В этом состоит идея кудитов — многоуровневых квантовых систем, в которых 3-4 уровня и так далее. Мы придумали архитектуру квантового процессора, которая позволяет оптимально задействовать дополнительные уровни, чтобы имплементировать какой-либо квантовый алгоритм», — пояснил Алексей Фёдоров.

В России запатентовали новую архитектуру квантового процессора1

Учёные создали два основных способа применения дополнительных уровней в архитектуре. Первый вариант предполагает использование кудита с четырьмя уровнями, который декомпозируют на несколько виртуальных кубитов. Второй вариант предполагает использование дополнительных уровней кудита в качестве промежуточных уровней для хранения информации. Они требуются в ходе квантовых вычислений как буферы для хранения информации, необходимой в ходе вычислений. При этом буфером становятся не отдельные кубиты, а дополнительные уровни внутри одного кудита.

Новая архитектура позволит учёным более плотно кодировать информацию в физических носителях, а также осуществлять реализацию более сложных квантовых алгоритмов. Это позволит повысить вычислительную мощность процессора квантового компьютера, за счёт чего операции будут выполняться быстрее. «Это шаг к дальнейшему масштабированию квантовых компьютеров, шаг к их практическому применению», — уверен господин Фёдоров.

Согласно имеющимся данным, новая архитектура уже опробована учёными Российского квантового центра и Физического института имени П.Н. Лебедева РАН. В конце прошлого года они разработали прототип квантового процессора, работающего на кудитах. Он должен стать основой универсального квантового компьютера с облачным доступом, который планируется построить к концу 2024 года. На его создание «Росатом» планирует выделить 23 млрд рублей до 2024 года.


Источник: 3dnews.ru