Российские ученые нашли новый способ применения квантового симулятора

N+1Наука

Квантовый вычислитель смог обнаружить фазовый переход сквозь шум

Оксана Борзенкова

O. Borzenkova et al. / Applied Physics Letters, 2021

Российские физики экспериментально продемонстрировали устойчивость к шумам квантового вариационного алгоритма на фотонном вычислителе с поляризационными кубитами. С его помощью они рассчитали квантовый фазовый переход в модели взаимодействия элементарных частиц и следили за возможностью его различить в случае зашумленных измерений. Работа опубликована в журнале Applied Physics Letters.

Помимо известных квантовых алгоритмов, которые под силу только квантовому компьютеру, ученые ищут другие способы применения квантовых симуляторов «здесь и сейчас». Одна из таких возможностей — квантовые гибридные вариационные алгоритмы. Их хитрость таится в слове «гибридные»: для решения любой задачи используется и квантовый и классический вычислители, каждый из которых решает реальную для него подзадачу. Самый простой и распространенный вариационный алгоритм умеет находить минимальное значение энергии системы (в англоязычной литературе его называют Variational Quantum Eigensolver или VQE).

Любую задачу можно перевести на квантовый язык и рассматривать ее как физическую систему в состоянии с определенной энергией, причем решением задачи будет такое состояние системы, при котором энергия системы минимальна. Гибридный алгоритм использует квантовый процессор для того, чтобы приготавливать разные состояния, которые могут оказаться решением задачи. А классический вычислитель проверяет, какую энергию имеет то или иное состояние, и подсказывает квантовому какое состояние приготовить следующим. Постепенная вариация (отсюда и название) квантового состояния позволяет найти нужное состояние с минимальной энергией.

Физики из Сколтеха и Центра Квантовых Технологий МГУ под руководством Джейкоба Бьямонте (Jacob D. Biamonte) реализовали VQE на фотонном процессоре с поляризационными кубитами для моделирования изменения симметрии в системе элементарных частиц. Ученые запускали алгоритм при разных уровнях шума в системе и показали, что алгоритм устойчив к шумам. Кроме этого, им удалось обнаружить особенность поведения алгоритма в точке фазового перехода.

Схема установки для эксперимента. LD — лазерный диод, HWP, QWP — полуволновые и чертвертьволновые пластинки, LCVR — источники шума, PPKTP — нелинейный кристалл. Синим обозначена накачка от лазерного диода на длине волны 405 нанометров, а красным — одиночные фотоны после процесса спонтанного параметрического рассеяния, квадраты с диагональными линиями — поляризационные светоделители, черные линии — волокна. O. Borzenkova et al. / Applied Physics Letters, 2021

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

«Биология в фокусе: Естественные отделения университетов Российской империи (1830–1900)» «Биология в фокусе: Естественные отделения университетов Российской империи (1830–1900)»

Почему в начале XIX века в университетах было мало практических занятий

N+1
Барак Обама и Опра Уинфри рекомендуют. Джеймс Макбрайд: «Дьякон Кинг Конг» Барак Обама и Опра Уинфри рекомендуют. Джеймс Макбрайд: «Дьякон Кинг Конг»

Глава из книги «Дьякон Кинг Конг» Джеймса Макбрайда

СНОБ
Доказано: физическая активность на свежем воздухе полезнее, чем в помещении Доказано: физическая активность на свежем воздухе полезнее, чем в помещении

Как свежий воздух усиливает эффект от физической активности

ТехИнсайдер
Меган получает все, что хочет. Колин Кэмпбелл: «Меган и Гарри. Подлинная история» Меган получает все, что хочет. Колин Кэмпбелл: «Меган и Гарри. Подлинная история»

Леди Колин Кэмпбелл, кажется, знает все тайны британского королевского двора

СНОБ
Почему мы тянем время, даже когда знаем, что надо уйти? О токсичных отношениях и ловушках сознания Почему мы тянем время, даже когда знаем, что надо уйти? О токсичных отношениях и ловушках сознания

Почему же так сложно выйти из замкнутого круга токсичных отношений?

VOICE
7 неочевидных факторов, которые влияют на уровень вашего дохода 7 неочевидных факторов, которые влияют на уровень вашего дохода

Почему некоторые люди не могут зарабатывать больше?

Psychologies
8 необычных троллейбусов, которые сломали шаблон 8 необычных троллейбусов, которые сломали шаблон

Троллейбусы — герои, злодеи и труженики с «рогами»

Maxim
Покрас Лампас – о перспективах NFT, любимых художниках и ценности времени Покрас Лампас – о перспективах NFT, любимых художниках и ценности времени

Покрас собирается перевести в NFT целый манифест каллиграфутуризма

GQ
Мышление роста. Как научиться саморазвитию и кому это нужно Мышление роста. Как научиться саморазвитию и кому это нужно

Почему нужно постоянно развивать свои знания и как перестать бояться неудач

СНОБ
Как я познакомилась с 26-летним Миком Джаггером (и невольно его полюбила). Воспоминания Хелен Лоуренсон Как я познакомилась с 26-летним Миком Джаггером (и невольно его полюбила). Воспоминания Хелен Лоуренсон

Колонка Хелен Лоуренсон о том, как она встретилась с Миком Джаггером

Esquire
Робохимику поручили проверку гипотез о зарождении жизни Робохимику поручили проверку гипотез о зарождении жизни

Химики создали робота, который может самостоятельно проводить химические реакции

N+1
Как стать классным профеминистом: полный гайд, чтобы не сесть в лужу Как стать классным профеминистом: полный гайд, чтобы не сесть в лужу

Семь шагов по лесенке прогресса и феминизма

Playboy
Путин и самолет. Почему призраки пассажиров малайзийского лайнера преследуют Кремль Путин и самолет. Почему призраки пассажиров малайзийского лайнера преследуют Кремль

Суд по делу об уничтожении рейса МН17 будет дорого стоить российскому обществу

СНОБ
О чем мужчины не расскажут после расставания: два признания О чем мужчины не расскажут после расставания: два признания

Истории мужчин, которые пережили тяжелый разрыв отношений

Psychologies
Все, что вы хотели знать о загаре Все, что вы хотели знать о загаре

Как появляется загар и как «работает» кожа

Популярная механика
Поисковый отряд: каким получился трекер Apple AirTag Поисковый отряд: каким получился трекер Apple AirTag

Forbes протестировал AirTag: почему это важный, но неидеальный девайс

Forbes
Брат, братан, братишка Брат, братан, братишка

Илья, Андрей и Сергей Сафроновы о братской дружбе и любви к иллюзиям

Men’s Health
Упавший дрон погубил колонию редких крачек в Калифорнии Упавший дрон погубил колонию редких крачек в Калифорнии

Морские птицы очень уязвимы к последствиям человеческой деятельности

N+1
#glam_promusic: Slava Marlow #glam_promusic: Slava Marlow

Slava Marlow зажег новую звезду — имени себя

Glamour
Синдром «серой мышки»: почему женщины отказываются от ярких нарядов Синдром «серой мышки»: почему женщины отказываются от ярких нарядов

Почему женщины не решаются носить яркую одежду и как с этим бороться?

Psychologies
9 признаков того, что партнеру можно доверять 9 признаков того, что партнеру можно доверять

Доверяете ли вы своему партнеру?

Psychologies
Пикантные фото Энистон, Кокс, Кудроу и других звезд сериала «Друзья» Пикантные фото Энистон, Кокс, Кудроу и других звезд сериала «Друзья»

Один из самых известных в мире ситкомов получил "вторую молодость"

Cosmopolitan
Вор в каноне: гид по фильмам про ограбления. Часть вторая Вор в каноне: гид по фильмам про ограбления. Часть вторая

Фильмы про ограбление — от всплеска темы в 1990-х до развития в 2010-х

Esquire
«Отпечатки» в дипфейках выдали параметры работы создавших их нейросетей «Отпечатки» в дипфейках выдали параметры работы создавших их нейросетей

Этоn алгоритм можно использовать для отслеживания злоумышленников в сети

N+1
Действительно ли модная индустрия попала в сети тиктока? Действительно ли модная индустрия попала в сети тиктока?

Кажется, модные бренды слишком очарованы приложением в этом сезоне. Но стоит ли?

GQ
Не бояться нового: как турбомотор и вариатор поменяли Renault Duster Не бояться нового: как турбомотор и вариатор поменяли Renault Duster

Теперь Renault Duster доступен со 150-сильным турбомотором и вариатором

Популярная механика
Ученые обнаружили, что ругательства активизируют скрытые ресурсы человека Ученые обнаружили, что ругательства активизируют скрытые ресурсы человека

Использование ненормативной лексики имеет определенный физиологический эффект

Maxim
«Нас не испугал диагноз»: история мамы детей с особенностями развития «Нас не испугал диагноз»: история мамы детей с особенностями развития

История семьи, которая воспитывает детей с особенностями развития

Cosmopolitan
От Кардашьян до Бекхэма: знаменитости, помешанные на уборке От Кардашьян до Бекхэма: знаменитости, помешанные на уборке

Эти актеры и спортсмены предпочитают заниматься домашними делами самостоятельно

Cosmopolitan
Как сбросить 10 кг за месяц: можно ли быстро похудеть и не навредить здоровью Как сбросить 10 кг за месяц: можно ли быстро похудеть и не навредить здоровью

Последствия резкого похудения могут обернуться катастрофой для организма

Cosmopolitan
Открыть в приложении