Квантовые вычисления: прогнозы и препятствия
- Авторы: Кулик С.П.1,2
-
Учреждения:
- Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
- Южно-Уральский государственный университет, лаборатория «Квантовая инженерия света»
- Выпуск: Том 53, № 8 (2023)
- Страницы: 622-630
- Раздел: Обзоры (по материалам xlvii вавиловских чтений по люминесценции, москва, 12 апреля 2023 г.)
- URL: https://bakhtiniada.ru/0368-7147/article/view/255485
- ID: 255485
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Представлен краткий обзор состояния дел в области квантовых вычислений и обсуждены основные проблемы на пути построения полномасштабных квантовых компьютеров, а также пути их решения.
Ключевые слова
Об авторах
С. П. Кулик
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Южно-Уральский государственный университет, лаборатория «Квантовая инженерия света»
Автор, ответственный за переписку.
Email: sergei.kulik@gmail.com
Россия, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 35, 119991;Челябинск, просп. Ленина, 76, 454080
Список литературы
- DiVincenzo David P. Fortschr. Phys., 48, 771 (2000).
- Urbanek M., Nachman B., de Jong W.A. Phys. Rev. A, 102, 022427 (2020).
- Cheng B., Deng X.-H., Gu X., Yu He, Hu G., Huang P., Li J., Lin B.-C., Lu D., Lu Y., Qiu C., Wang H., Xin T., Yu S., Yung M.-H., Zeng J., Zhang S., Zhong Y., Peng X., Nori F., Yu D. Front. Phys., 18 (2), 21308 (2023).
- Yao R., Lian W.-Q., Wu Y.-K., Wang G.-X., Li B.-W., Mei Q.-X., Qi B.-X., Yao L., Zhou Z.-C., He L., Duan L.-M. Phys. Rev. A, 106, 062617 (2022).
- Zhang S., Lu Y., Zhang K., Wentao Chen, Li Y., Zhang J.-N., Kim K. Nat. Commun., 11, 587 (2020).
- Wintersperger K., Dommert F., Ehmer T., Hoursanov A., Klepsch J., Mauerer W., Reuber G., Strohm T., Yin M., Luber S. ArXiv:2304.14360v2 [quant-ph] (2023).
- Bluvstein D., Levine H., Semeghini G., Wang T.T., Ebad S., Kalinowski M., Keesling A., Maskara N., Pichler H., Greiner M., Vuleti V., Lukin M.D. Nature, 604, 451 (2022).
- Zhu D., Jaako T., He Q., Rabl P. Phys. Rev. Appl., 16, 014024 (2021).
- Wang C., Li X., Xu H., Li Z., Wang J., Yang Z., Mi Z., Liang X., Su T., Yang C., Wang G., Wang W., Li Y., Chen M., Li C., Linghu K., Han J., Zhang Y., Feng Y., Song Y., Ma T., Zhang J., Wang R., Zhao P., Liu W., Xue G., Jin Y., Yu H. NPJ Quantum Inf., 8, 3 (2022).
- https://newsroom.ibm.com/2022-11-09-IBM-Unveils-400-Qubit-Plus-Quantum-Processor-and-Next-Generation-IBM-Quantum-System-Two.
- Mower J., Harris N.C., Steinbrecher G.R., Lahini Y., Englund D.R. Phys. Rev. A, 92, 032322 (2015).
- Uppu R., Midolo L., Zhou X., Carolan J., Lodahl P. Nat. Nanotechnol., 16, 13081317 (2021).
- Shi S., Xu B., Zhang K., Ye G.-S., Xiang D.-S., Liu Y., Wang J., Su D., Li L. Nat. Commun., 13, 4454 (2022).
- Pezzagna S., Meijer J. Appl. Phys. Rev., 8, 011308 (2021).
- Shandilya P.K., Flågan S., Carvalho N.C., Zohari E., Kavatamane V.K., Losby J.E., Barclay P.E. J. Lightwave Technol., 40, 7538 (2022).
- He Y., Gorman S.K., Keith D., Kranz L., Keizer J.G., Simmons M.Y. Nature, 571, 371 (2019).
- Ma˛dzik M.T., Asaad S., Youssry A., Joecker B., Rudinger K.M., Nielsen E., Young K.C., Proctor T.J., Baczewski A.D., Laucht A., Schmitt V., Hudson F.E., Itoh K.M., Jakob A.M., Johnson B.C., Jamieson D.N., Dzurak A.S., Ferrie C., Blume-Kohout R., Morello A. Nature, 601, 348 (2022).
- Muhonen J.T., Dehollain J.P., Laucht A., Hudson F.E., Kalra R., Sekiguchi T., Itoh K.M., Jamieson D.N., McCallum J.C., Dzurak A.S., Morello A. Nat. Nanotechnol., 9, 986 (2014).
- Muhonen J.T., Laucht A., Simmons S., Dehollai J.P., Kalra R., Hudson F.E., Freer S., Itoh K.M., Jamieson D.N., McCallum J.C., Dzurak A.S., Morello A. J. Phys. Condens. Matter, 27, 154205 (2015).
- Li J. IEEE Access., 8, 46998 (2020).
- Cross A.W., Bishop L.S., Sheldon S., Nation P.D., Gambetta J.M. Phys. Rev. A, 100, 032328 (2019).
- Blume-Kohout R., Young K.C. Quantum, 4, 362 (2020).
- Emerson J., Alicki R., Zyczkowski K. J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt., 7, 347 (2005).
- Blume-Kohout R., Gamble J.K., Nielsen E., Rudinger K., Mizrahi J., Fortier K., Maunz P. Nat. Commun., 8, 4485 (2017).
- NIST. Specification for the Advanced Encryption Standard (AES) (FIPS PUB 197, 2001).
- Grassl M., Langenberg B., Roetteler M., Steinwandt R., in Post-Quantum Cryptography (Springer, 2016, pp 29 – 43).
- Gheorghiu V., Mosca M. GRI Quantum Risk Assessment Reports (2018 – 2021); https://globalriskinstitute.org.
- Fowler A.G., Mariantoni M., Martinis J.M., Cleland A.N. Phys. Rev. A, 86, 032324 (2012).
- Yamamoto Y., Aihara K., Leleu T., Kawarabayashi K., Kako S., Fejer M., Inoue K., Takesue H. NPJ Quantum Inf., 3, 49 (2017).
- Böhm F., Verschaffelt G., Van der Sande G. Nat. Commun., 10, 3538 (2019).
- Cen Q., Ding H., Hao T., Guan S., Qin Z., Lyu J., Li W., Zhu N., Xu K., Dai Y., Li M. Light Sci. Appl., 11, 333 (2022).
Дополнительные файлы
Доп. файлы
Действие
1.
JATS XML
2.
Рис.1. Точность выполнения одно- и двухкубитных операций, а также операции считывания результата для трех физических платформ квантовых вычислений.
Скачать (493KB)
3.
Рис.2. Предельный уровень ошибок для выполнения полномасштабных квантовых вычислений.
Скачать (278KB)
4.
Рис.3. Основные коды квантовой коррекции ошибок согласно [20] (CTQEC – Continuous-time quantum error correction).
Скачать (1MB)
5.
Рис.4. Фазы зрелости квантовых вычислительных систем.
Скачать (1013KB)
6.
Рис.5. Перспективные задачи для квантовых вычислений.
Скачать (1MB)
7.
Рис.6. Прогнозируемые сроки создания квантовых вычислительных устройств от лидирующих компаний (крестиками выделены реализованные к сегодняшнему дню параметры).
Скачать (1MB)
