Российские ученые доказали преимущество трехуровневых кубитов

Российские ученые доказали эффективность трехуровневых квантовых систем – кутритов. Исследователи из НИТУ МИСИС, Российского квантового центра, ФИАН и МФТИ создали квантовый алгоритм, который позволил сформировать нарушения симметрии четности и времени. Разработанный алгоритм моделирует квантовые процессы, которые следует учитывать при создании квантовых компьютеров. Российские квантовые вычислительные системы отличаются от большинства существующих в мире аналогов тем, что в их работе используются не двухуровневые кубиты, простейшие квантовые ячейки памяти, а так называемые кутриты - многоуровневые квантовые системы. Использование кутритов вместо кубитов для моделирования подобных физических процессов позволяет уменьшить количество ячеек памяти, необходимых для проведения подобных расчетов. Ученые предполагают, что эти исследования ускорят разработку новых подходов для коррекции случайных ошибок, возникающих в процессе работы квантовых вычислительных устройств.

Квантовый компьютер, наконец, сможет быть полезным? Компания Microsoft сообщила, что разработала квантовую систему, которая по её словам, является самой безошибочной на сегодняшний день. Квантовые компьютеры отличаются от классических тем, что они работают на основе кубитов, а не бинарных битов. Кубиты могут существовать в суперпозиции двух состояний одновременно, что открывает потенциал для выполнения сложных вычислений с невероятной скоростью. Однако кубиты подвержены ошибкам, что является основной причиной, почему современные квантовые компьютеры используются в основном для исследований и экспериментов. Но, кажется, в Microsoft нашли решение. Они группируют физические кубиты в виртуальный под названием “логический кубит”. Такой подход позволяет применять диагностику и исправление ошибок без разрушения кубитов, а также проводить длительные вычисления. Если верить компании, то в результате получилось снизить сбои в 800 раз и провести 14 000 экспериментов без единой ошибки. Ролик, который показывает принцип работы, смотрите выше. В Microsoft надеются, что это достижение может, наконец, привести нас к квантовым вычислениям второго уровня: когда квантовый компьютер используют для решения практических задач.

Квантовый компьютер: что это такое? Недавно на основе сверхпроводников ученые МФТИ запустили 12-кубитный квантовый компьютер в России. О том, для чего нужен квантовый компьютер и кто сейчас в лидерах среди компаний-разработчиков, читайте в разборе. #rb_мнения

Microsoft представил квантовый процессор поразительной точности Ученые создали набор логических кубитов, частота ошибок которых в 800 раз ниже, чем у физических, что прокладывает путь к надежным квантовым компьютерам. Одно из слабых мест квантовых вычислений — большое количество ошибок, или «шум». Так как вычисления идут на квантовом уровне, частицы кубитов квантовых битов, единиц информации для квантовых компьютеров начинают беспорядочно взаимодействовать не только друг с другом, но и с совершенно посторонними частицами. Чтобы исправить ошибки и сохранить квантовую информацию, кубиты объединяют в так называемый логический кубит, который создает избыточность, усиливающую надежность. Логические кубиты — это совокупность физических кубитов, связанных квантовой запутанностью, и они уменьшают количество ошибок, сохраняя одну и ту же информацию в разных местах. Ученые надеются, что эта технология может быть интегрирована в будущий гибридный суперкомпьютер, оснащенный 100 надежными логическими кубитами — этого будет достаточно, чтобы предоставить квантовое превосходство и решать коммерческие задачи. Биты в обычных вычислениях имеют частоту ошибок 1 на 1 миллиард миллиардов, физические кубиты — примерно 1 из 100. Новые логические кубиты, по заявлению Microsoft, — всего 1 на 100 000. Как исследователям удалось добиться этого улучшения?

Российские ученые доказали эффективность трехуровневых квантовых систем — кутритов Элементарной ячейкой квантовой информации принято считать квантовый бит кубит — двухуровневую квантовую систему, способную находиться как в состояниях 0 или 1, так и одновременно в их суперпозиции. Но стоит отметить, что возможности многих физических систем заметно шире и количество уровней в базовой квантовой ячейке может быть больше двух. Ученые Университета МИСИС, Российского квантового центра, ФИАН им. Лебедева и МФТИ продемонстрировали работоспособность трехуровневых квантовых систем — кутритов. Демонстрация была проведена сразу на двух типах отечественных квантовых процессоров — сверхпроводниковом и ионном. Читать про исследование #новостимисис #наукамисис

Российские физики доказали преимущество трехуровневых кубитов Физики провели успешные «сравнительные испытания» трехуровневых квантовых вычислительных устройств на базе ионов и сверхпроводящих контактов. Ученые доказали, что они могут успешно моделировать сложные физические процессы и требуют при этом меньшего числа логических элементов, чем квантовые устройства на базе «традиционных» двухуровневых кубитов. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review A Q1 . Комментарии одного из авторов исследования, член-корреспондента РАН, доктора физ-мат. наук, директора Физического института имени П.Н. Лебедева РАН Николая Колачевского в подробном материале пресс-службы ФИАН у нас на сайте.

Российские физики доказали преимущество трёхуровневых кубитов Успешные «сравнительные испытания» трёхуровневых квантовых вычислительных устройств на базе ионов и сверхпроводящих контактов провели учёные Физического института им П.Н. Лебедева РАН , МФТИ, Российского квантового центра и МИСиС. Обычно в квантовых компьютерах используют двухуровневые кубиты, которые могут быть в суперпозиции двух состояний, однако существуют и многоуровневые кубиты — их называют кудитами, в которых может кодироваться три это кутриты или больше состояний. Их возможности и проверили авторы исследования. «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. Мы экспериментально показали, что динамику простейшей PT-симметричной системы можно посчитать, используя всего один кутрит, в то время как кубитов в этом случае понадобилось бы больше», — рассказал ведущий автор исследования, директор ФИАН, член-корреспондент РАН Николай Колачевский. Институт с 2020 года разрабатывает квантовые устройства на базе ионов иттербия. В эксперименте было использовано одно из этих устройств и второе — на основе сверхпроводящих контактов Джозефсона трансмонов . Подробнее — на сайте РАН.