Ученые нашли возможность создания многоуровневого квантового компьютера

Ученые из Российского квантового центра, НИТУ МИСИС, Математического института им. В. А. Стеклова РАН и МФТИ теоретически обосновали возможность создания многоуровневого квантового процессора на полярных молекулах. Результаты работы были опубликованы в международном журнале Physical Review Research. 

В классических вычислениях минимальной единицей информации является бит, принимающий значение 0 или 1. Квантовые компьютеры работают с кубитами (квантовыми битами), способными находиться в двух состояниях одновременно. Многоуровневые квантовые системы – кудиты – обладают тремя, четырьмя, пятью и более состояниями, что позволяет плотнее кодировать информацию и в некоторых случаях упрощает выполнение квантовых алгоритмов.

Сегодня многоуровневые квантовые компьютеры создают на разных физических платформах, например сверхпроводниках, ионах и атомах. Исследователи рассмотрели менее привычную для вычислений платформу – ультрахолодные полярные молекулы.

Молекула может выступать либо кубитом, либо кудитом, что в зависимости от выбранной кодировки обеспечивает от двух до пяти состояний. Конкретное кодирование может выбираться под конкретную вычислительную задачу. 

Результат работы доказал, что полярные молекулы можно применять как основу для масштабируемого кудитного процессора, сотрудник научной группы «Теория многих тел» Российского квантового центра Солех Муминов. Этот шаг приводит к архитектуре, на которой в перспективе можно выполнять квантовые алгоритмы.

Развитие квантовых технологий в России реализуется в рамках национального проекта «Экономика данных и цифровая трансформация государства». Государственные инвестиции в сферу составили почти 40 млрд рублей. Россия входит в число семи стран мира, создавших квантовые компьютеры на всех четырех основных физических платформах (атомы, фотоны, сверхпроводники и ионы).