Квантовый компьютер
© Rawpixel by U.S. Department of Energy is licensed under CC0
Физики ФИАН реализовали крупнейший в мире квантовый алгоритм на кудитах
Российские учёные реализовали крупнейший в мире квантовый алгоритм на кудитах — и это может изменить всё. Новый рекорд достигнут с помощью обобщённого гейта Тоффоли, построенного на 10 ионах. Это не просто красивый эксперимент: результат открывает путь к практической применимости квантовых вычислений, где важны не только теории, но и конкретные решения задач.
О достижении журналистам сообщил академик РАН, директор ФИАН Николай Колачевский. Работа велась в рамках масштабного "Квантового проекта", который объединяет научные группы Физического института им. П. Н. Лебедева и Российского квантового центра.
Почему это важно
Сегодня квантовые технологии развиваются по всему миру, но у каждого — свой путь. Большинство проектов фокусируется на кубитах — квантовых аналогах битов. Однако у этого подхода есть предел: многокубитные операции требуют всё больше ресурсов и дают всё меньше стабильности.
Российские физики пошли другим путём — и выбрали кудиты. Это более универсальные элементы, у которых не два, а больше квантовых состояний. На них можно реализовывать более сложные операции без увеличения количества элементов.
Как работает обобщённый гейт Тоффоли
Квантовый алгоритм — это по сути программа, которую выполняет квантовый вычислитель. В отличие от классического кода, здесь всё строится на последовательных манипуляциях с кубитами или кудитами.
Обобщённый гейт Тоффоли — одна из ключевых логических операций, необходимых для выполнения реальных задач. Реализовать его сразу на 10 ионах — задача, которую до сих пор никто в мире не решал.
По словам старшего научного сотрудника Российского квантового центра Анастасии Николаевой, такой результат стал возможен именно благодаря кудитам: они позволяют проводить сложные многокубитные операции с меньшими затратами.
Кто стоит за проектом
Рекорд стал результатом объединения усилий двух ведущих команд:
• группа под руководством академика РАН Николая Колачевского (ФИАН);
• группа "Квантовые информационные технологии" Российского квантового центра под руководством Алексея Федорова.
Работа идёт в рамках государственной дорожной карты, в которой приоритетом до 2030 года обозначена практическая применимость квантовых вычислений. И новый рекорд — важный шаг к этой цели.
Плюсы и минусы
| Плюсы | Минусы |
| снижение ресурсоёмкости операций | технология пока экспериментальная |
| универсальность метода (подходит для разных платформ) | требует высокой точности в управлении ионах |
| возможность практического применения в обозримом будущем | ограниченное число рабочих кудит-платформ |
Сравнение подходов
| Подход | Элементы | Особенности |
| Классические кубиты | 2 состояния | проще в управлении, но быстро накапливают ошибки |
| Кудиты | 3+ состояний | позволяют реализовывать сложные алгоритмы с меньшими затратами |
| Комбинированные схемы | гибрид | потенциально самая мощная модель, но требует синхронизации разных типов систем |
Советы шаг за шагом
Понять разницу между кубитом и кудитом.
Оценить, где и как кудиты могут применяться в вашей задаче.
Изучить гейты высокого порядка (например, обобщённый гейт Тоффоли).
Следить за новостями российских и международных квантовых проектов.
Оценить открытый софт и алгоритмы — многие доступны на платформе Qiskit.
Для специалистов — изучить реализацию метода на ионах иттербия.
Мифы и правда
Миф: квантовые вычисления — это только про кубиты
Правда: существуют альтернативы, например кудиты, которые могут быть эффективнее
Миф: крупные квантовые алгоритмы требуют сотен кубитов
Правда: на кудитах можно выполнять сложные задачи с меньшим числом элементов
Миф: квантовые рекорды — это всегда чистая теория
Правда: реализация гейта Тоффоли на 10 ионах — практическое достижение, приближающее реальное применение
FAQ
Что такое кудит?
Это обобщённая версия кубита, у которой не два состояния (0 и 1), а больше — например, три, четыре и т. д. Это даёт больше гибкости.
Зачем использовать кудиты, если есть кубиты?
Кудиты позволяют реализовывать более сложные операции на меньшем количестве элементов — это снижает затраты и потенциально увеличивает точность.
Какая цель проекта до 2030 года?
Сделать квантовые вычисления практически применимыми. Это значит — решать задачи в химии, финансах, логистике быстрее и точнее, чем классические компьютеры.
Ошибка → Последствие → Альтернатива
Ошибка: фокусироваться только на наращивании числа кубитов
Последствие: рост ошибок и затруднение масштабирования
Альтернатива: использовать кудиты и продвинутые гейты для сокращения ресурсоёмкости
А что если…
А что если кубит — не лучший путь? Российский рекорд на кудитах показывает: есть альтернативный подход, который уже даёт результат. Пока другие команды бьются над стабильностью сотен кубитов, здесь реализуют рабочие алгоритмы меньшими средствами. И кто знает — возможно, именно кудиты станут основой квантовой революции.