Российские физики упростили задачу создания универсального квантового компьютера

Российские физики упростили задачу создания универсального квантового компьютера

Физики из МФТИ и Российского квантового центра разработали метод, который позволит упростить задачу создания универсального квантового компьютера — за счет использования многоуровневые квантовые системы (кудитов), каждый из которых способен работать как несколько «обычных» квантовых элементов (кубитов). Серия статей с результатами исследований ученых опубликована в журналах Physical Review A, Physics Letters A и Quantum Measurements and Quantum Metrology, коротко об их содержании рассказывает совместный пресс-релиз МФТИ и РКЦ.

Ученые показали, что корреляции, аналогичные используемым для квантовых информационных технологий в композитных квантовых системах, имеют место и в некомпозитных системах. «В частности, в последней работе мы предложили способ использования запутанности между внутренними степенями свободы одиночной восьмиуровневой системы для реализации протокола квантовой телепортации, ранее экспериментального реализованного для системы из трех двухуровневых систем», — сказал профессор Владимир Манько, научный руководитель Лаборатории квантовой информации МФТИ и сотрудник ФИАН.

Вместо попыток сохранить устойчивость большой системы кубитов, что важно для проведения квантовых вычислений, ученые пошли по пути уменьшения размеров необходимой для вычислений системы. И исследовали возможности использования для вычислений не кубитов, а кудитов — квантовых объектов, в которых число возможных состояний (уровней) больше двух (их число обозначают буквой D).

Физики показали, что на единственном кудите с пятью уровнями, реализованном с помощью искусственного атома, уже можно осуществлять полноценные квантовые вычисления, в частности, запустить алгоритм Дойча. Этот алгоритм предназначен для проверки значений большого числа двоичных переменных.

«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», — сказал Алексей Федоров, сотрудник Российского квантового центра.