КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 19-71-10091
НазваниеМониторинг и контроль качества функционирования современных систем квантовых вычислений
Руководитель Киктенко Евгений Олегович, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Общество с ограниченной ответственностью "Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий" , г Москва
Конкурс №41 - Конкурс 2019 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах; 01-212 - Квантовые методы обработки информации
Ключевые слова Квантовые вычисления, квантовая обработка информации, квантовый компьютер, квантовая томография, квантовые вентили, информационно-полные измерения
Код ГРНТИ27.35.57
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Парадигма квантовых вычислений предлагает принципиально новый подход к задачам обработки информации. В отличие от классических вычислений, где единицей информации является бит (величина, которая может находиться в двух состояниях), в квантовых вычислениях идет оперирование квантовыми битами (кубитами) — физическими объектами, которые могут находиться в произвольной суперпозиции ортогональных квантовых состояний. Использование кубитов открывает новые возможности в решении задач: продемонстрировано, что квантовые алгоритмы дают экспоненциальный выигрыш в скорости решения некоторых математических задач по сравнению с лучшими алгоритмами, разработанными для классических компьютеров.
Создание полноценного многокубитного квантового компьютера связано с серьезными техническими трудностями, обусловленными так называемыми процессами декогеренции -- необратимые взаимодействиями элементов квантового процессора с неконтролируемым окружением. Важнейшей задачей, возникающей в рамках борьбы с декогеренцией, является выявление некорректно функционирующих элементов квантовых процессоров с целью их физической перекалибровки, либо устранения ошибок на программном уровне путем использования дополнительных преобразований над квантовыми состояниями кубитов.
Настоящий проект посвящен развитию новых эффективных методов непрерывного мониторинга функционирования базовых элементов квантового процессора, не требующих специального запуска существующих протоколов квантовой томографии. Данный подход особенно актуален с точки зрения современной парадигмы облачных квантовых вычислений, в рамках которой независимые пользователи через сеть Интернет могут запустить квантовые алгоритмы на удаленном квантовом компьютере. Разрабатываемые методы должны позволить осуществлять сбор информации о состоянии квантовых процессоров “на лету” (on-the-fly), основываясь исключительно на данных о запускаемых алгоритмах (независимо разрабатываемых пользователями) и получаемых результатах (распределениях результатов финальных измерений).
Стоит отметить, что данный научный проект представляет особую актуальность для существующих квантовых компьютеров, содержащих 50-100 кубит, в которых невозможно использование квантовых методов коррекции ошибок. Другим важным аспектом, обуславливающим актуальность настоящего проекта, также является независимость разрабатываемых методов для мониторинга и контроля реализации базовых операций от конкретной физической реализации кубитов данного процессора. Это могут быть как сверхпроводниковые технологии, так и ультра-холодные атомы, фотоны, и т.д.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ