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

Аномальный эффект Холла обнаружили в трехслойном скрученном графене Аномальный эффект Холла обнаружили в трехслойном скрученном графене

Ученые обнаружили спонтанное возникновение эффекта Холла в в образце графена

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
Ученые объяснили, как нейронные связи в мозгу влияют на «гибкость» ваших решений Ученые объяснили, как нейронные связи в мозгу влияют на «гибкость» ваших решений

Как гибкость мозга позволяет принимать разные решения в схожих ситуациях

ТехИнсайдер
В саду цветут орхидеи В саду цветут орхидеи

Каким бывает Венерин башмачок

Наука и жизнь
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

Как понять, кого нужно избегать? Да и нужно ли на самом деле?

Psychologies
Велодрама Велодрама

Отрывок из книги Сергея Медведева «Человек бегущий»

Maxim
Жарим правильно: 5 правил идеального сочного стейка своими руками от шеф-повара Жарим правильно: 5 правил идеального сочного стейка своими руками от шеф-повара

Советы от шефа и тот самый рецепт, который может стать твоим фирменным

Playboy
Переход на водород Переход на водород

Решения для широкого использования водорода как топлива уже существуют

Наука
«Нам нужны фильмы о людях, которые следуют своим мечтам»: интервью с режиссером фильма «Маржела: своими словами» Райнером Хольцемером «Нам нужны фильмы о людях, которые следуют своим мечтам»: интервью с режиссером фильма «Маржела: своими словами» Райнером Хольцемером

Режиссер Райнер Хольцемер: каково это — снимать фильмы о моде в мире

Esquire
Я бы в лётчики пошёл, пусть меня научат: фильмы о людях с необычной профессией Я бы в лётчики пошёл, пусть меня научат: фильмы о людях с необычной профессией

Фильмы о людях с профессиями, о которых мы едва догадывались

Cosmopolitan
Златан Ибрагимович Златан Ибрагимович

Правила жизни футболиста Златана Ибрагимовича

Esquire
Впечатляющие преображения Марины Зудиной: от нежной красотки до роковой дамы Впечатляющие преображения Марины Зудиной: от нежной красотки до роковой дамы

Марина Зудина часто экспериментировала с имиджем и демонстрировала яркие образы

Cosmopolitan
Елизавета Туктамышева Елизавета Туктамышева

Елизавета Туктамышева готовится к главному событию — зимним Олимпийским играм

Собака.ru
«Россияне играют роль Скарлетт О’Хара»: можно ли заработать на сервисах микроинвестирования «Россияне играют роль Скарлетт О’Хара»: можно ли заработать на сервисах микроинвестирования

Станет ли микроинвестирование массовым и можно ли на нем заработать?

Forbes
Биоразлагаемый суперконденсатор напечатали на 3D-принтере Биоразлагаемый суперконденсатор напечатали на 3D-принтере

В Швейцарии напечатали биоразлагаемый суперконденсатор без металлов и пластика

N+1
«Это было странное время»: как Джон Макафи создал антивирусную компанию, продал ее Intel и умер в тюрьме «Это было странное время»: как Джон Макафи создал антивирусную компанию, продал ее Intel и умер в тюрьме

Как жил Джон Макафи и что происходит с основанным им бизнесом?

Forbes
Самый короткий тест на любовь: проверьте свои отношения, не вставая с дивана Самый короткий тест на любовь: проверьте свои отношения, не вставая с дивана

Это и есть моя жизнь? Мои отношения? Куда все это движется?

Psychologies
Российские биологи определили механизмы гибридной стерильности у самцов полевок Российские биологи определили механизмы гибридной стерильности у самцов полевок

Ученые исследовали механизмы репродуктивной изоляции полевок рода Microtus

N+1
Цветовой друг Цветовой друг

Роль искусства в этой квартире играет яркая дизайнерская мебель

AD
Как Китай меняет людей и может ли иностранка стать «своей». Отрывок из книги Катерины Кулик «Лаовай» Как Китай меняет людей и может ли иностранка стать «своей». Отрывок из книги Катерины Кулик «Лаовай»

Отрывок из книги Катерины Кулик о её жизни в Китае

СНОБ
Что нужно знать о бренде очков Randolph, которые Байден подарил Путину Что нужно знать о бренде очков Randolph, которые Байден подарил Путину

О бренде, продукцию которого носит не только Байден

РБК
«Лихие девяностые» нашего будущего. Почему спор о «выборах Ельцина» может закончиться только после ухода Путина «Лихие девяностые» нашего будущего. Почему спор о «выборах Ельцина» может закончиться только после ухода Путина

Российское общество не может жить без вождей, потому что не верит в свои силы

СНОБ
Красотки в тени: как выглядят сестры Николь Кидман, Пенелопы Крус и других звезд Красотки в тени: как выглядят сестры Николь Кидман, Пенелопы Крус и других звезд

Сёстры знаменитых красоток часто остаются в тени своих звездных родственниц

Cosmopolitan
4 самые частые ошибки при подъеме веса, названные экспертом 4 самые частые ошибки при подъеме веса, названные экспертом

Ошибки при подъеме веса, которые могут привести к травмам

Playboy
Анна Плетнева: «Я пробовала стать Анна Плетнева: «Я пробовала стать

Анна Плетнева порассуждала о сексуальности, истинном предназначении и музыке

Cosmopolitan
Естественный Медведев. Мысли о самом недооцененном политике современной России Естественный Медведев. Мысли о самом недооцененном политике современной России

Дмитрий Медведев мог бы стать президентом, способным повести страну вперед

СНОБ
Калоши Толстого, чемоданы Менделеева, грелка Рахманинова Калоши Толстого, чемоданы Менделеева, грелка Рахманинова

Предметы, которые великие люди сделали сами

Weekend
Как добывают золото: современные технологии, бактерии, дроны, диджитал инициативы и забота об окружающей среде Как добывают золото: современные технологии, бактерии, дроны, диджитал инициативы и забота об окружающей среде

Современная золотодобыча — это уже даже не самосвалы, а новые технологии

Популярная механика
Когда искусственный интеллект заменит блогеров: мнение Аркадия Сандлера Когда искусственный интеллект заменит блогеров: мнение Аркадия Сандлера

Какой будет работа блогеров в будущем?

Популярная механика
Ну здравствуй, это я Ну здравствуй, это я

Пэрис Хилтон возвращается — на волне интереса к нулевым

Tatler
Открыть в приложении