Квантовые вычисления: прогнозы и препятствия

封面
  • 作者: Кулик С.П.1,2
  • 隶属关系:
    1. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
    2. Южно-Уральский государственный университет, лаборатория «Квантовая инженерия света»
  • 期: 卷 53, 编号 8 (2023)
  • 页面: 622-630
  • 栏目: Обзоры (по материалам xlvii вавиловских чтений по люминесценции, москва, 12 апреля 2023 г.)
  • URL: https://ogarev-online.ru/0368-7147/article/view/255485
  • ID: 255485

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Представлен краткий обзор состояния дел в области квантовых вычислений и обсуждены основные проблемы на пути построения полномасштабных квантовых компьютеров, а также пути их решения.

作者简介

С. Кулик

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Южно-Уральский государственный университет, лаборатория «Квантовая инженерия света»

编辑信件的主要联系方式.
Email: sergei.kulik@gmail.com
俄罗斯联邦, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 35, 119991;Челябинск, просп. Ленина, 76, 454080

参考

  1. DiVincenzo David P. Fortschr. Phys., 48, 771 (2000).
  2. Urbanek M., Nachman B., de Jong W.A. Phys. Rev. A, 102, 022427 (2020).
  3. 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).
  4. 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).
  5. Zhang S., Lu Y., Zhang K., Wentao Chen, Li Y., Zhang J.-N., Kim K. Nat. Commun., 11, 587 (2020).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Zhu D., Jaako T., He Q., Rabl P. Phys. Rev. Appl., 16, 014024 (2021).
  9. 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).
  10. https://newsroom.ibm.com/2022-11-09-IBM-Unveils-400-Qubit-Plus-Quantum-Processor-and-Next-Generation-IBM-Quantum-System-Two.
  11. Mower J., Harris N.C., Steinbrecher G.R., Lahini Y., Englund D.R. Phys. Rev. A, 92, 032322 (2015).
  12. Uppu R., Midolo L., Zhou X., Carolan J., Lodahl P. Nat. Nanotechnol., 16, 13081317 (2021).
  13. 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).
  14. Pezzagna S., Meijer J. Appl. Phys. Rev., 8, 011308 (2021).
  15. 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).
  16. He Y., Gorman S.K., Keith D., Kranz L., Keizer J.G., Simmons M.Y. Nature, 571, 371 (2019).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. Li J. IEEE Access., 8, 46998 (2020).
  21. Cross A.W., Bishop L.S., Sheldon S., Nation P.D., Gambetta J.M. Phys. Rev. A, 100, 032328 (2019).
  22. Blume-Kohout R., Young K.C. Quantum, 4, 362 (2020).
  23. Emerson J., Alicki R., Zyczkowski K. J. Opt. B: Quantum Semiclassical Opt., 7, 347 (2005).
  24. Blume-Kohout R., Gamble J.K., Nielsen E., Rudinger K., Mizrahi J., Fortier K., Maunz P. Nat. Commun., 8, 4485 (2017).
  25. NIST. Specification for the Advanced Encryption Standard (AES) (FIPS PUB 197, 2001).
  26. Grassl M., Langenberg B., Roetteler M., Steinwandt R., in Post-Quantum Cryptography (Springer, 2016, pp 29 – 43).
  27. Gheorghiu V., Mosca M. GRI Quantum Risk Assessment Reports (2018 – 2021); https://globalriskinstitute.org.
  28. Fowler A.G., Mariantoni M., Martinis J.M., Cleland A.N. Phys. Rev. A, 86, 032324 (2012).
  29. Yamamoto Y., Aihara K., Leleu T., Kawarabayashi K., Kako S., Fejer M., Inoue K., Takesue H. NPJ Quantum Inf., 3, 49 (2017).
  30. Böhm F., Verschaffelt G., Van der Sande G. Nat. Commun., 10, 3538 (2019).
  31. 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).

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig.1. Accuracy of one- and two-qubit operations and readout operations for three physical quantum computing platforms.

下载 (493KB)
索引源数据
3. Fig.2. Error limits for full-scale quantum computing.

下载 (278KB)
索引源数据
4. Fig.3. Basic quantum error correction codes according to [20] (CTQEC – Continuous-time quantum error correction).

下载 (1MB)
索引源数据
5. Fig.4. Phases of maturity of quantum computing systems.

下载 (1013KB)
索引源数据
6. Fig.5. Promising tasks for quantum computing.

下载 (1MB)
索引源数据
7. Fig.6. Predicted time frame for the creation of quantum computing devices from leading companies (crosses indicate parameters implemented to date).

下载 (1MB)
索引源数据

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».