Российские физики создали квантовый алгоритм для моделирования нарушений симметрии четности и времени, который впервые позволил им сравнить результаты расчетов на двух многоуровневых квантовых компьютерах, недавно разработанных в России. Проверки подтвердили корректность работы этих вычислительных машин, сообщила пресс-служба НИТУ МИСИС.

«Мы запустили квантовые алгоритмы на двух совершенно разных физических платформах – сверхпроводящей и ионной – в двух ведущих российских исследовательских центрах. Идентичность результатов указывает на высокую достоверность и воспроизводимость расчетов на разных аппаратных средствах и, конечно, на справедливость квантовых постулатов», – заявил директор Физического института РАН (ФИАН) Николай Колачевский, чьи слова приводит пресс-служба НИТУ МИСИС.

Как отмечают ученые, разработанные в России квантовые вычислительные системы отличаются от большинства существующих в мире аналогов тем, что в их работе используются не двухуровневые кубиты, простейшие квантовые ячейки памяти, а так называемые кутриты, многоуровневые квантовые системы. Они заметно расширяют возможности квантовых вычислительных систем, однако для их использования нужны особые алгоритмы и подходы для управления работой квантовых ячеек памяти.

В частности, недавно специалисты из НИТУ МИСИС, Российского квантового центра, ФИАН и МФТИ разработали подход, позволяющий использовать кутриты для моделирования квантовых процессов, связанных с нарушением симметрии четности и времени во время определенных типов фазовых переходов. Подобные нарушения могут возникать при взаимодействиях изолированных наборов квантовых объектов с окружающим миром, что необходимо учитывать при разработке квантовых компьютеров и других устройств.

По словам физиков, использование кутритов вместо кубитов для моделирования подобных физических процессов позволяет уменьшить количество ячеек памяти, необходимых для проведения подобных расчетов, причем созданный российскими исследователями алгоритм оказался совместимым сразу с несколькими типами многоуровневых квантовых компьютеров. В частности, ученые успешно проверили его работу на 8-кубитном сверхпроводниковом квантовом процессоре в НИТУ МИСИС, а также на его ионном аналоге в ФИАН.

Как отмечают ученые, результаты этих расчетов совпали с предсказаниями теории, что подтвердило корректность работы двух российских квантовых платформ и указало на возможность использования многоуровневых квантовых компьютеров для изучения фазовых переходов в квантовых системах. Физики предполагают, что эти исследования ускорят разработку новых подходов для коррекции случайных ошибок, возникающих в процессе работы квантовых вычислительных устройств.