Квантовый рекорд поставлен в России: кудиты сократили ресурсы и открыли путь к практическим задачам — но это только начало

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

Сравнение подходов

Советы шаг за шагом

1. Понять разницу между кубитом и кудитом.

2. Оценить, где и как кудиты могут применяться в вашей задаче.

3. Изучить гейты высокого порядка (например, обобщённый гейт Тоффоли).

4. Следить за новостями российских и международных квантовых проектов.

5. Оценить открытый софт и алгоритмы — многие доступны на платформе Qiskit.

6. 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.