Квантовые вычисления: прогнозы и препятствия
- Authors: Кулик С.П.1,2
-
Affiliations:
- Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
- Южно-Уральский государственный университет, лаборатория «Квантовая инженерия света»
- Issue: Vol 53, No 8 (2023)
- Pages: 622-630
- Section: Обзоры (по материалам xlvii вавиловских чтений по люминесценции, москва, 12 апреля 2023 г.)
- URL: https://journal-vniispk.ru/0368-7147/article/view/255485
- ID: 255485
Cite item
Open Access
Access granted
Subscription Access
Abstract
Представлен краткий обзор состояния дел в области квантовых вычислений и обсуждены основные проблемы на пути построения полномасштабных квантовых компьютеров, а также пути их решения.
Keywords
About the authors
С. П. Кулик
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Южно-Уральский государственный университет, лаборатория «Квантовая инженерия света»
Author for correspondence.
Email: sergei.kulik@gmail.com
Russian Federation, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 35, 119991;Челябинск, просп. Ленина, 76, 454080
References
- 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).
Supplementary files
Supplementary Files
Action
1.
JATS XML
2.
Fig.1. Accuracy of one- and two-qubit operations and readout operations for three physical quantum computing platforms.
Download (493KB)
3.
Fig.2. Error limits for full-scale quantum computing.
Download (278KB)
4.
Fig.3. Basic quantum error correction codes according to [20] (CTQEC – Continuous-time quantum error correction).
Download (1MB)
5.
Fig.4. Phases of maturity of quantum computing systems.
Download (1013KB)
6.
Fig.5. Promising tasks for quantum computing.
Download (1MB)
7.
Fig.6. Predicted time frame for the creation of quantum computing devices from leading companies (crosses indicate parameters implemented to date).
Download (1MB)
