Technologies

Quantum Digits Unlock More Computational Power With Fewer Quantum Particles

lutra 22 July 2022
Innsbruck Quantum Computer

The Innsbruck quantum computer stores information in individual trapped calcium atoms, each of which has eight states, of which the scientists have used up to seven for computing. Credit: Uni Innsbruck/Harald Ritsch

Quantum Computer Works With More Than Zero and One

As we all learn from early on, digital computers work with zeros and ones, also known as binary information. This approach has worked well. In fact, it has been so successful that computers now power everything from coffee machines to self-driving cars and it is difficult to imagine a life without them.

“Working with more than zeros and ones is very natural, not only for the quantum computer but also for its applications, allowing us to unlock the true potential of quantum systems.” — Martin Ringbauer

Building on this incredible success, today’s quantum computers are also developed with binary information processing in mind. “The building blocks of quantum computers, however, are more than just zeros and ones,” explains Martin Ringbauer, an experimental physicist from Innsbruck, Austria. “Restricting them to binary systems prevents these devices from living up to their true potential.”

A team of scientists has now succeeded in developing a quantum computer that can perform arbitrary calculations with so-called quantum digits (qudits), thereby unlocking additional computational power with fewer quantum particles. This group is led by Thomas Monz at the Department of Experimental Physics at the University of Innsbruck.

Quantum systems are different

Storing information in zeros and ones is not the most efficient way of doing calculations, but it is the simplest way. Simple typically also means reliable and robust to errors, which is why binary information has become the unchallenged standard for classical computers.

Martin Ringbauer

Quantum physicist Martin Ringbauer in his lab. Credit: Uni Innsbruck

However, the situation is quite different in the quantum world. For example, in the Innsbruck quantum computer, information is stored in individually trapped Calcium atoms. Each of these atoms naturally has eight different states, of which only two are usually used to store information. Indeed, almost all existing quantum computers have access to more quantum states than they actually use for computation.

A natural approach for hardware and software

The physicists from Innsbruck now designed a quantum computer that can make use of the full potential of these atoms, by computing with qudits. Contrary to the classical case, using more states does not make the computer less reliable in this instance. “Quantum systems naturally have more than just two states and we showed that we can control them all equally well,” says Thomas Monz.

On the flip side, many of the tasks that need quantum computers, such as problems in physics, chemistry, or material science, are also naturally expressed in the qudit language. Rewriting them for qubits can often make them too complicated for today’s quantum computers. “Working with more than zeros and ones is very natural, not only for the quantum computer but also for its applications, allowing us to unlock the true potential of quantum systems,” explains Martin Ringbauer.

Reference: “A universal qudit quantum processor with trapped ions” by Martin Ringbauer, Michael Meth, Lukas Postler, Roman Stricker, Rainer Blatt, Philipp Schindler and Thomas Monz, 21 July 2022,

Funding: Horizon 2020 Framework Program, Austrian Science Fund

Source: SciTechDaily

34 Replies to “Quantum Digits Unlock More Computational Power With Fewer Quantum Particles”

  2. поиск отеля в крыму кэшбэк на отдых в россии 2021
    санаторий для детей с дцп в анапе gorod kurort anapa ru отель дом достоевского
    скай вилладж отель в суздале с бассейном 5 звезд санаторий зори россии крым официальный сайт

  3. отель манчестер где отдохнуть семьей недорого
    график работы нарзанной галереи новая истра дом отдыха 1км от мкад переславль залесский гостиницы цены booking
    дом отдыха сосновая роща абхазия мрия отель крым отзывы отдыхающих 2021 санатории в евпатории на берегу

  4. горка ялта гостиница теплое море славянка приморский край
    санаторий балтийский море спа резорт крым сочи знание санаторий
    гостиница гагры санатории сочи рейтинг поющие фонтаны анапа

  5. волгореченск гостиницы санаторий искра евпатория официальный
    дивноморское голубая даль официальный сайт гостиница валенсия ростов на дону отдых в сочи отель бридж резорт
    лоо санатории дива судак официальный отель белые скалы цандрипш отзывы

  6. зеленая роща уфа какой район интернет магазин здравница
    отель олимп джемете фото мини отель в павловском посаде пицунда путевка в санаторий
    проверить отель на кэшбэк по карте мир отель изумруд москва официальный сайт берег судак

  7. лок екатерина лучшие дома отдыха подмосковье
    бархатный сезон александровский сад сан звенигород ай даниль крым официальный
    park inn 4 сочи санатории с бассейном недорого база отдыха маслова пристань в белгороде

  8. санаторий анджиевского отзывы гостиница таврия симферополь официальный сайт
    хаят отель елабуга парк отели в тульской области все включено санаторий минеральных вод
    отель горные забавы адыгея путевка выходного дня в ленинградской области пятигорск пироговские ванны

  9. санаторий цены как недорого отдохнуть в сочи
    отель европа гагра отзывы отпуск в лето турфирма погода в сан янгантау на неделю
    куда поехать отдыхать с ребенком в подмосковье отель андерсон здравницы кисловодска цены

  10. marriott courtyard vasilievsky в санкт петербурге санатории адлера с лечением
    форест алупка снять гостиницу в зеленоградске отели в сергиевом посаде spa
    санаторий дон пятигорск цены на 2021 год озонотерапия в санатории санаторий ран кисловодск официальный сайт

  11. руссо туристо серпухов лазаревское гостиница омега
    аквавита мостовская цены 2021 саки санаторий 3 гостиница карелия санкт петербург адрес
    санаторий мво сухум официальный сайт цены туры в сочи недорого крым отдых с детьми недорого

  12. маяк в анапе как добраться санаторий нарзан кисловодск фото
    как получить кэшбэк за путевку alex resort spa аромаванна
    волга гостиница москва кредит тур реестр туроператоров дворянское гнездо гостиница

  13. алтай где отдохнуть гостиница сухум в абхазии
    таврида мыс лукулл отзывы тольятти санатории отель амра
    суздаль бронирование а г кулябко корецкий санаторий в сочи альметьевск гостиница хоккеист

  14. мисхор санаторий обские плесы камень на оби
    гостиница лайт екатеринбург улыбка база отдыха старый оскол гостиница магнитогорск
    изумруд адлер гостиница шерна киржач крым море отдых цены

  15. лучшие санатории сочи с бассейном и лечением отели ялта на карте города с ценами
    анапа отель на новый год отель в петровском дворце москва гостиница рэдиссон москва
    ивушка сочи отель морской бриз гурзуф официальный сайт новые санатории кисловодска

  16. путевки в дагестан на море цены 2021 солнечная долина оленевка
    оленевка крым отели на берегу евпатория отель крым отель богатырь сочи цены 2022
    отель птичка в москве отель алекс в абхазии официальный сайт тараскуль тюменская область

  17. лоо дома отдыха пятигорский нарзан пятигорск
    велл хаус волгоград белый дом красноярск гостиница в невинномысске цены
    отдых гурзуф лазаревское отель всё включено санаторий после инсульта бесплатно

Comments are closed.