Российские ученые создали инструкцию по сборке кудитных квантовых процессоров

Ученые из Российского квантового центра представили подробное руководство по созданию квантовых процессоров, использующих не кубиты, а более сложные элементы — кудиты. Работа опубликована в журнале Reviews of Modern Physics. Кудиты, в отличие от традиционных кубитов, могут находиться не в двух, а в трех и более состояниях одновременно — например, 0, 1, 2, 3 и далее. Это позволяет реализовывать квантовые алгоритмы более эффективно и экономично. Такой подход может заметно ускорить развитие квантовых технологий. Ученые начали работу над концепцией в 2022 году, когда запатентовали архитектуру процессора на основе кудитов. Они предложили заменить кубиты кудитами и использовать их внутренние уровни вместо дополнительных компонентов, что упростило схему устройства. С тех пор идея получила развитие в лабораториях по всему миру, а теперь перешла на уровень практического руководства. В новой работе описано, как реализовывать конкретные квантовые алгоритмы, например, алгоритм Гровера, а также как строить логические схемы и подбирать топологию взаимодействий между элементами. Команда также предложила способы оптимизации архитектуры, включая встраивание нескольких кубитов в один кудит и разработку новых схем декомпозиции квантовых операций. Это может сократить ресурсы, необходимые для работы квантового устройства. Одним из важных итогов исследования стало обновление критериев ДиВинченцо — набора условий, которым должна соответствовать система для выполнения квантовых вычислений. Вместо классических двухуровневых элементов теперь рассматриваются управляемые системы с большим числом уровней.