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

Древняя ДНК указала на обмен генами между охотниками-собирателями Северной Африки и Европы Древняя ДНК указала на обмен генами между охотниками-собирателями Северной Африки и Европы

Население Восточного Магриба сохраняло преемственность от охотников-собирателей

N+1
7 способов помочь тому, кто пострадал от насилия 7 способов помочь тому, кто пострадал от насилия

Инструкция как оказать действенную поддержку пострадавшему от насилия

Psychologies
«Гипотеза белых дыр» «Гипотеза белых дыр»

Почему снаружи белая дыра не отличается от черной

N+1
5 способов развить интуицию 5 способов развить интуицию

Интуиция есть у всех, и это навык, который можно и нужно развивать

Psychologies
6 ошибок при использовании солнцезащитного крема: запомните и никогда так больше не делайте 6 ошибок при использовании солнцезащитного крема: запомните и никогда так больше не делайте

Рассказываем, что делать с солнцезащитным кремом не надо

ТехИнсайдер
Дом на колесах: почему Škoda Karoq отлично подходит для семейных поездок Дом на колесах: почему Škoda Karoq отлично подходит для семейных поездок

Почему в Škoda Karoq вы никогда не поссоритесь с родственниками

Forbes
Как стать долгожителем: советы для тех, кто планирует дожить до 100 лет Как стать долгожителем: советы для тех, кто планирует дожить до 100 лет

Сколько может жить человек и как стать долгожителем?

Cosmopolitan
Полина Гухман Полина Гухман

Полина Гухман играет дочь Бондарчука и Хаматовой в драме «Подвиг».

Собака.ru
Такими должны быть байки: история чоппера в красках Такими должны быть байки: история чоппера в красках

От смертельно опасных гонок на деревянных трассах до голливудских экранизаций

GQ
Обязательно к просмотру: 5 фильмов о культуре Ближнего Востока и Северной Африки Обязательно к просмотру: 5 фильмов о культуре Ближнего Востока и Северной Африки

Фильмы, которые рассказывают о реальном Ближнем Востоке

Вокруг света
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
Древний череп из Китая отнесли к «человеку-дракону» или денисовцу Древний череп из Китая отнесли к «человеку-дракону» или денисовцу

Неоднозначное исследование вызвало бурную дискуссию среди палеоантропологов

N+1
«Дочь закрыла руками голову и лицо»: почему родители отказываются от шлепков «Дочь закрыла руками голову и лицо»: почему родители отказываются от шлепков

Почему родители в России готовы бить своих детей и к чему это приводит

Cosmopolitan
Если у вас ребенок и собака одновременно Если у вас ребенок и собака одновременно

Каково одновременно растить малютку и держать собаку?

Cosmopolitan
Любить вопреки: 8 самых пахучих сыров в мире Любить вопреки: 8 самых пахучих сыров в мире

Почему об этих продуктах не стоит судить по запаху

Вокруг света
Один день с Гарри Нуриевым Один день с Гарри Нуриевым

Как устроены трудовые будни дизайнера

AD
«Звук металла» — притча о глухом барабанщике, который не смог «Звук металла» — притча о глухом барабанщике, который не смог

«Звук металла» с помощью восприятия музыки рассказывает притчу о хрупкости жизни

СНОБ
Попались на джинсе Попались на джинсе

Когда тебе нужен дорогой винтажный деним, выясняется, что мода – грязное дело

Playboy
Гиперкарнавал: какой получилась «Круэлла» Крэйга Гиллеспи Гиперкарнавал: какой получилась «Круэлла» Крэйга Гиллеспи

Почему в мире «Круэллы» Крэйга Гиллеспи хочется провести больше двух часов

РБК
Когда научная фантастика предсказала будущее, а когда ей этого не удалось Когда научная фантастика предсказала будущее, а когда ей этого не удалось

Множество идей из фантастических романов так и остались на их страницах

Популярная механика
5 ключевых различий между здоровой и токсичной любовью 5 ключевых различий между здоровой и токсичной любовью

Как вовремя распознать токсичную любовь?

Psychologies
Спортивное питание: наращивает мышцы или убивает почки? Спортивное питание: наращивает мышцы или убивает почки?

Сегодня проблему стройматериалов для мускулов решают волшебные пилюли

Maxim
4 программы для совместной работы с документами 4 программы для совместной работы с документами

Какие программы лучше всего подходят для домашнего офиса

CHIP
Быстрые свидания Быстрые свидания

Португальская красавица Филипа Энрик любит прокатиться с ветерком

Playboy
Как удалить данные с потерянного смартфона (iPhone или на Android) Как удалить данные с потерянного смартфона (iPhone или на Android)

Как дистанционно удалить с телефона всю информацию

CHIP
5 экспонатов выставки «Театр.Rus» в Новом Манеже 5 экспонатов выставки «Театр.Rus» в Новом Манеже

Уникальные экспонаты, способные рассказать историю русского театра

Культура.РФ
«ДАУ», «Борат», «Чебурашка»: каким фильмам не повезло с Минкультом «ДАУ», «Борат», «Чебурашка»: каким фильмам не повезло с Минкультом

Вспоминаем фильмы, которым тоже не повезло с прокатным документом

РБК
Как выглядят жены звездных стендаперов: Абрамова, Щербакова, Романова и других Как выглядят жены звездных стендаперов: Абрамова, Щербакова, Романова и других

Как выглядят супруги популярных российских стендаперов

Cosmopolitan
Внутренняя обезьяна: как люди научились у животных показывать свою власть Внутренняя обезьяна: как люди научились у животных показывать свою власть

В издательстве «Альпина нон-фикшн» выходит книга «Наша внутренняя обезьяна»

Forbes
Срочный выкуп квартиры: как не потерять деньги Срочный выкуп квартиры: как не потерять деньги

Как работает сервис срочного выкупа квартир

СНОБ
Открыть в приложении