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

Зоолог впервые заснял самого крупного грызуна Австралии и Океании Зоолог впервые заснял самого крупного грызуна Австралии и Океании

Зоолог впервые запечатлел на фото и видео низинную мохнатую крысу

N+1
Девушка с «Плотинки». Писательница Анна Матвеева — о лете со старого снимка Девушка с «Плотинки». Писательница Анна Матвеева — о лете со старого снимка

На старой фотографии Свердловск, сирень и пальто как часть юности и целой эпохи

РБК
Выдающийся математик, который морил себя голодом из-за паранойи: история жизни и смерти Курта Гёделя Выдающийся математик, который морил себя голодом из-за паранойи: история жизни и смерти Курта Гёделя

История Курта Гёделя, выдающегося математика, который умер от паранойи

ТехИнсайдер
Летний кинотеатр: фильмы про молодость, драйв и свободу Летний кинотеатр: фильмы про молодость, драйв и свободу

Фильмы с настроением беспечности и предвкушения безграничных возможностей

Seasons of life
План Б План Б

Как пережить несчастье, собраться с силами и снова ощутить радость жизни

kiozk originals
«Фундаментальный принцип нашей стратегии — ставить во главу угла свободу выбора»: Томас Осборн о глобальных вызовах и инвестициях в Россию «Фундаментальный принцип нашей стратегии — ставить во главу угла свободу выбора»: Томас Осборн о глобальных вызовах и инвестициях в Россию

Томас Осборн — о стратегическом видении развития компании на российском рынке

Forbes
Как развить интуицию: 7 способов Как развить интуицию: 7 способов

Интуиция редко ошибается, именно поэтому её стоит тренировать

Maxim
Роды наперекор традициям: как стали мамами Меган Маркл, Кейт Миддлтон и Диана Роды наперекор традициям: как стали мамами Меган Маркл, Кейт Миддлтон и Диана

Елизавета II, принцесса Диана и Меган Маркл стали мамами в разных условиях

Cosmopolitan
Frances McDormand Frances McDormand

Мысли Фрэнсис Макдорманд

ЖАРА Magazine
Снимите это немедленно: 5 странных пар обуви со всего мира Снимите это немедленно: 5 странных пар обуви со всего мира

Обувь, которая доставляла и доставляет своим владельцам множество неудобств

Вокруг света
Шея и зона декольте: 5 эффективных советов по уходу Шея и зона декольте: 5 эффективных советов по уходу

Наша программа красоты поможет твоей шее и зоне декольте выглядеть идеально

Cosmopolitan
Три визуализации, чтобы перестать бояться перемен Три визуализации, чтобы перестать бояться перемен

Как перестать бояться столкновений с чем-то новом?

Psychologies
Лазер в современных войнах: будущее светового оружия Лазер в современных войнах: будущее светового оружия

Как проходят «лазерные бои» в реальной жизни?

Популярная механика
7 правил, которые помогут тебе выжить в фильме ужасов 7 правил, которые помогут тебе выжить в фильме ужасов

Правило хорроров №1: никогда не спускайся в подвал

Maxim
Модель разрешила небольшие океаны на спутниках планет-сирот Модель разрешила небольшие океаны на спутниках планет-сирот

Космические лучи могут производить воду из атмосферы

N+1
Какая стиральная машина лучше? Интервью с мастером по ремонту Какая стиральная машина лучше? Интервью с мастером по ремонту

Эксперт: как выбрать надежную стиральную машинку и какие поломки не стоит чинить

CHIP
Как я подрабатывала гейшей в Японии Как я подрабатывала гейшей в Японии

Отрывок из книги Марины Чижовой «Дневник современной гейши»

Psychologies
53-летний мужчина отравился белладонной из гомеопатического препарата 53-летний мужчина отравился белладонной из гомеопатического препарата

Как мужчина в Германии отравился гомеопатическим средством

N+1
Продажи как искусство: 4 книги для развития навыков и харизмы Продажи как искусство: 4 книги для развития навыков и харизмы

Какой он, продажник XXI века? Книги по новым технологиям продаж

Популярная механика
В Русь ворвусь В Русь ворвусь

Гранд-вояж в красивый русский город — новый жанр светской жизни

Tatler
Матильда Шнурова Матильда Шнурова

Матильда Шнурова – Медиаприма и первая женщина из России в рейтинге рестораторов

Собака.ru
Кузина королевы и бунтарка: удивительные факты о матерях Миддлтон и Маркл Кузина королевы и бунтарка: удивительные факты о матерях Миддлтон и Маркл

О Кэрол Миддлтон и Дории Рэгланд очень мало что известно широкой общественности

Cosmopolitan
Дегустация с Маленьким принцем Дегустация с Маленьким принцем

Фестиваль молодых премиальных вин стал традицией. Нужен ли он в России?

Forbes
О чем я перестала беспокоиться, когда мне исполнилось 40 лет О чем я перестала беспокоиться, когда мне исполнилось 40 лет

О чем наши читательницы меньше переживают на пятом десятке

Psychologies
Контрол-фрик: как попытки держать все под контролем делают нас несчастными Контрол-фрик: как попытки держать все под контролем делают нас несчастными

Стремление все контролировать иногда становятся источником проблем

Cosmopolitan
Сухое утопление: смертельная опасность может грозить не только в воде Сухое утопление: смертельная опасность может грозить не только в воде

Как распознать сухое утопление и что сделать, чтобы спасти пострадавшему жизнь

Cosmopolitan
Пляжный «букет» Пляжный «букет»

Как себя обезопасить во время пляжного отдыха?

Лиза
Сеанс Сеанс

Культовый и самый эстетский журнал о кино «Сеанс» делает команда энтузиастов

Собака.ru
Левински, Абедин, Дэвис-Фарель. Три стажерки Белого дома. Отрывок из книги Карин Тюиль «Дела человеческие» Левински, Абедин, Дэвис-Фарель. Три стажерки Белого дома. Отрывок из книги Карин Тюиль «Дела человеческие»

Фрагмент из романа Карин Тюиль о судебном разбирательстве в эпоху #MeToo

СНОБ
Дайте с витрины Дайте с витрины

Этой осенью в США начнется большая распродажа предметов из коллекций музеев

Forbes
Открыть в приложении