Физические особенности повышают эффективность квантового моделирования

 

Недавние теоретические открытия разрешили два давно назревших вопроса о жизнеспособности моделирования квантовых систем на будущих квантовых компьютерах, преодолевая проблемы анализа сложности и позволяя создавать более продвинутые алгоритмы.

Представленная в двух публикациях работа квантовой группы из Лос-Аламосской национальной лаборатории показывает, что физические свойства квантовых систем позволяют использовать более быстрые методы моделирования.

Физические особенности повышают эффективность квантового моделирования

«Алгоритмы, основанные на этой работе, потребуются для первой полномасштабной демонстрации квантового моделирования на квантовых компьютерах», – сказал Роландо Сомма, квантовый теоретик из Лос-Аламоса и соавтор двух статей.

Квантовые состояния с низкой энергией – ключ к более быстрому квантовому моделированию

В статье «Гамильтоново моделирование в низкоэнергетическом подпространстве» показано, что сложность алгоритма квантового моделирования зависит от соответствующей шкалы энергий, а не от полного диапазона энергий системы, как считалось ранее. Фактически, некоторые квантовые системы могут иметь состояния с неограниченной энергией, поэтому моделирование окажется невозможным даже на больших квантовых компьютерах.

Это новое исследование показало, что если квантовая система исследует только состояния с низкой энергией, ее можно смоделировать с небольшой сложностью на квантовом компьютере без ошибок, приводящих к сбою моделирования.

Прочитайте также  Билл Гейтс вложился в создание таблеток от коронавируса

 

«Наша работа обеспечивает путь к систематическому изучению квантового моделирования при низких энергиях, которое потребуется для приближения квантового моделирования к реальности», – сказал Бурак Сахиноглу, физик-теоретик из Лос-Аламоса и ведущий автор статьи, опубликованной в журнал Quantum Information, журнал-партнер природы.

«Мы показываем, что на каждом этапе алгоритма вы никогда не ускользнете от очень больших энергий», – сказал Сомма. «Есть способ написать свой квантовый алгоритм, чтобы после каждого шага вы все еще находились в своем низкоэнергетическом подпространстве».

Авторы заявили, что их исследования применимы к большому классу квантовых систем и будут полезны при моделировании квантовых теорий поля, которые описывают физические явления в их низкоэнергетических состояниях.

Быстрое продвижение квантовых систем обходит принцип неопределенности время-энергия

Другая статья «Быстрая квантовая эволюция», созданная в сотрудничестве с Шоужен Гу из Калифорнийского технологического института, бывшим учеником летней школы квантовых вычислений в Лос-Аламосе, опубликована в Quantum. Он показывает три квантовые системы, в которых алгоритм квантового моделирования может работать быстрее – а в некоторых случаях экспоненциально быстрее – чем пределы, предполагаемые принципом неопределенности времени-энергии.

Прочитайте также  Покрытие, наносимое распылением, может сделать солнечные панели устойчивыми к снегу

«В квантовой механике – наивысшая точность, которая может быть достигнута при измерении шкалы энергии системы, в общем, с обратной величиной длительности измерения», – сказал Сомма.

«Однако этот принцип применим не ко всем квантовым системам, особенно к тем, которые имеют определенные физические особенности», – сказал Сахиноглу.

Авторы показали, что, когда этот принцип игнорируется, такие квантовые системы также можно очень эффективно или быстро моделировать на квантовых компьютерах.

 

В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
Поделитесь в вашей соцсети👇

Похожие статьи


ДРУГИЕ НОВОСТИ
 

 

Добавить комментарий