Світ комп’ютерів побудований на бінарній основі. Кремнієві транзистори або проводять струм, або не проводять, що призвело до створення величезної кількості математичних та логічних операцій, заснованих на цих бінарних можливостях. Більшість сучасних розвитків квантових обчислень також йдуть в подібному напрямку, використовуючи кубіти, які, при вимірюванні, можуть бути в одному з двох станів.
В деяких випадках використання бінарних значень є властивістю об’єкта, що містить кубіт. Наприклад, технологія, відома як двоколійні кубіти, визначає своє значення залежно від того, який з двох з’єднаних резонаторів утримує фотон. Проте існує безліч інших квантових об’єктів, які можуть перебувати не лише в двох станах — наприклад, усі можливі енергетичні стани, які може займати електрон, обертаючись навколо атома. Ми можемо використовувати такі об’єкти як кубіти, покладаючись лише на два найнижчі енергетичні рівні. Проте немає нічого, що заважало б нам використовувати більше ніж два.
У середу в журналі Nature група дослідників представила результати роботи над створенням кводитів, загального терміна для систем, що зберігають квантову інформацію, де «кводит» є скороченням від «квантовий розряд». Використовуючи систему, яка може перебувати в трьох або чотирьох можливих станах (квутритах і квуквартах відповідно), вони продемонстрували першу корекцію помилок в квантовій пам’яті вищого порядку.
Створення квуквартів
Більш складні кводити не отримали популярності серед розробників апаратного забезпечення для квантових обчислень з кількох причин. По-перше, деяке обладнання може працювати лише з двома можливими станами. По-друге, енергетичні різниці між додатковими станами можуть бути незначними і важко розрізняються. Нарешті, виконувати деякі операції може бути викликом при використанні кводитів, які можуть зберігати кілька значень — для них може знадобитися абсолютно інша модель програмування, відмінна від кубітних операцій.
Однак постає вагомий аргумент на користь переходу від кубітів: це дозволяє виконати більше завдань з меншим обсягом апаратного забезпечення. На даний момент усі основні зусилля в сфері квантових обчислень обмежені апаратним забезпеченням — ми не можемо створити достатньо кубітів і з’єднати їх для корекції помилок, щоб здійснити корисні обчислення. Але якщо ми зможемо вмістити більше інформації в менше обладнання, це, за теорією, повинно допомогти нам швидше досягти корисних обчислень.