Исследователи из России создали метод, позволяющий применять кудиты, многоуровневые вычислительные блоки квантовых компьютеров, для моделирования квантовых магнитных материалов, которые крайне сложно смоделировать с помощью суперкомпьютеров. Об этом сообщает пресс-служба НИТУ МИСИС. 
«Мы продемонстрировали, что применение многоуровневых квантовых систем даёт возможность напрямую и более эффективно моделировать сложные квантовые процессы, не прибегая к их упрощению до двухуровневых кубитных моделей. Оба предложенных нами метода позволяют представить модель в виде последовательности операций, подходящих для квантовых процессоров на основе ионных ловушек», — пояснил инженер НИТУ МИСИС Максим Гавреев.
Как отмечают ученые, моделирование процессов, происходящих на уровне отдельных атомов и элементарных частиц, взаимодействующих друг с другом, требует значительного количества времени и вычислительных мощностей. Это особенно касается расчетов, связанных с изучением поведения многочастичных квантовых систем с большим числом состояний, к которым относятся различные экзотические квантовые магнитные материалы.
Квантовые компьютеры способны решать многие подобные задачи, однако использование для этих расчетов «обычных» двухуровневых кубитов, простейших вычислительных блоков квантовых компьютеров, накладывает серьезные издержки на выполнение связанных с ними вычислительных операций. Российские ученые выяснили, что эти вычислительные затраты можно сократить, применяя кудиты.
Физики разработали новый квантовый алгоритм и два варианта разложения сложной квантовой динамики на набор простых операций, которые могут быть выполнены с помощью уже существующих кудитных квантовых процессоров. Оба метода используют для расчетов специальные типы логических операций, адаптированные для работы с кудитными компьютерами. Это позволяет воспроизводить динамику многочастичных квантовых систем на реальных квантовых устройствах и выявлять резкие изменения в поведении системы со временем.
«Наши результаты открывают путь к более компактной и точной реализации квантовых симуляций на существующих платформах, что особенно важно для развития квантовых технологий в ближайшие годы. Следует отметить, что мы предложили оригинальный квантовый алгоритм на основе кудитов», — заключил директор Института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС Алексей Федоров.
Фото: hi-tech.mail.ru
