Більшість квантових комп’ютерів використовують двійкове кодування для зберігання інформації в кубітах — квантовому аналогу класичних бітів 0 або 1. Обмеження їх двійковими системами не дозволяє цим пристроям реалізовувати свій справжній потенціал.
Пам’ятаючи про це, команда під керівництвом Томаса Монца з Департаменту експериментальної фізики в Інсбрукський університет успішно розробив квантовий комп’ютер, який може виконувати довільні обчислення за допомогою так званих квантових цифр (qudits).
З продуктивністю, схожою на кубіт квантові процесори, цей підхід уможливлює нативне моделювання високовимірного квантові системи і більш ефективна реалізація алгоритмів на основі кубітів.
Цей новий квантовий комп’ютер зберігає інформацію в окремих захоплених атомах кальцію. Кожен атом складається з восьми різних станів. Зазвичай лише два з цих станів використовуються для зберігання інформації. Дійсно, майже всі існуючі квантові комп'ютери мати доступ до більшої кількості квантових станів, ніж вони використовують для обчислень.
Томас Монц сказав: «Майже всі існуючі квантові комп’ютери мають доступ до більшого квантові стани ніж вони використовують для обчислень. Ми розробили квантовий комп’ютер, який може використовувати весь потенціал цих атомів, обчислюючи за допомогою qudits. На відміну від класичного випадку, використання більшої кількості станів не робить комп’ютер менш надійним. Квантові системи природно мають більше двох станів, і ми показали, що можемо контролювати їх усіма однаково добре».
Мартін Рінгбауер, фізик-експериментатор з Інсбрука, Австрія, сказав, «З іншого боку, багато завдань, для вирішення яких потрібні квантові комп’ютери, наприклад проблеми з фізики, хімії чи матеріалознавства, також природно виражаються мовою qudit. Переписування їх для кубітів часто може зробити їх надто складними для сучасних квантових комп’ютерів. Робота з більш ніж нулями та одиницями є дуже природною не лише для квантового комп’ютера, але й для його програм, що дозволяє нам розкрити справжній потенціал квантових систем».
Довідка з журналу:
- Рінгбауер М., Мет М., Постлер Л. та ін. Універсальний квантовий процесор qudit із захопленими іонами. Нац. фіз. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01658-0
