Ученые Физического института им. П. Н. Лебедева (ФИАН) и Российского квантового центра (РКЦ) в рамках российской дорожной карты «Квантовые вычисления» реализовали самый большой в мире квантовый алгоритм на кудитах, установив таким образом новый мировой рекорд.
Исследователи продемонстрировали работу так называемого обобщенного гейта Тоффоли (логическую операцию с участием нескольких кубитов) сразу на 10 ионах. На сегодняшний день это крупнейшее в мире подобное достижение. Результаты работы опубликованы в престижном журнале Physical Review Letters.
Этот прорыв открывает новые возможности для решения практических задач, которые ранее были недоступны для квантовых компьютеров. Разработка позволяет существенно повысить точность вычислений в таких областях как оптимизация, логистика и моделирование молекул.
Повышение точности было экспериментально проверено на примере задачи поиска по неупорядоченной базе данных.
Важное открытие состоит в том, что использование кудитов позволяет выполнять сложные многокубитные операции. Они были слишком ресурсозатратны для реализации имеющимися методами. При этом разработанный подход может быть применен не только для ионных квантовых компьютеров, но и для вычислителей на других платформах.
Приоритетом дорожной карты до 2030 года является достижение практической применимости квантовых вычислений. Для этого требуется совершенствование 50-кубитного квантового компьютера на ионах иттербия. Научные группы нашего института концентрируют свои усилия на увеличении его мощности и достижении качества операций, которое позволит реализовывать сложные квантовые алгоритмы для практических расчетов. Показанный учеными мировой рекорд является важным результатом в данном направлении.
Научный сотрудник ФИАН и ведущий научный сотрудник РКЦ Илья Заливако пояснил: «Необходимым шагом для выполнения действительно сложных и полезных практических вычислительных задач является создание самых больших запутанных кудитных состояний».
При этом при огромном потенциале применения кудитов в квантовых вычислениях российским ученым не потребовалось существенно усложнять имеющиеся экспериментальные установки.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в МГТУ им. Баумана разработали специальные криостаты для квантовых операций.
