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

Пять миллионов ежегодных смертей за последние 20 лет связали с экстремальными температурами Пять миллионов ежегодных смертей за последние 20 лет связали с экстремальными температурами

Во всем мире каждый год 5083173 смертей связано экстремальными температурами

N+1
Все краски пляжа Все краски пляжа

Пляжи с разноцветным песком

Лиза
В затонувшем древнеегипетском порту нашли фрагменты корабля и греческое кладбище В затонувшем древнеегипетском порту нашли фрагменты корабля и греческое кладбище

Находки были сделаны в ходе подводных раскопок города Гераклион

N+1
История венгерского искусства в 16 произведениях История венгерского искусства в 16 произведениях

Рассказываем историю венгерского искусства через 16 предметов

Arzamas
Что нужно знать о витамине E — самом противоречивом из всех Что нужно знать о витамине E — самом противоречивом из всех

Разбираемся, зачем нужен витамин E и кому стоит его принимать

РБК
IQ-тест — ничто, когнитивная гибкость — все IQ-тест — ничто, когнитивная гибкость — все

Креативность, хорошее воображение, чувство эмпатии куда важнее, чем IQ

Популярная механика
Ископаемого «хозяина реки» назвали крупнейшим крокодилом Австралии Ископаемого «хозяина реки» назвали крупнейшим крокодилом Австралии

Первый гавиаловый крокодил из Австралии

N+1
Два рассказа о чертовой силе чтения Два рассказа о чертовой силе чтения

Два рассказа о чертовой силе чтения

Esquire
Лайфхаки от водителя, который проехал на одной машине больше 5 миллионов километров Лайфхаки от водителя, который проехал на одной машине больше 5 миллионов километров

Ирв Гордон — главный дальнобойщик планеты

Maxim
Там в саду при долине Там в саду при долине

Ландшафтная архитектура Арабеллы Леннокс-Бойд — рай, созданный руками женщины

Tatler
Надежда есть: вакцина от болезни Альцгеймера прошла клинические испытания Надежда есть: вакцина от болезни Альцгеймера прошла клинические испытания

Жизнь пациентов с болезнью Альцгеймера может существенно измениться

Cosmopolitan
Инженерные решения: в чем современная авиация превзошла природу Инженерные решения: в чем современная авиация превзошла природу

Иногда мы заимствуем инженерные решения у природы, иногда идём своим путём

Популярная механика
Максимальная легкость: мобильные устройства на службе у бизнеса Максимальная легкость: мобильные устройства на службе у бизнеса

Какие устройства способны повысить прибыль и конкурентоспособность компании?

Forbes
Вам со льдом или без? Вам со льдом или без?

Евгений Гришковец рассказал о своих отношениях с океаном, путешествиями и детьми

Men’s Health
101 правило жизни: школьный учитель спасает мир от стресса 101 правило жизни: школьный учитель спасает мир от стресса

Простые и эффективные способы того, как дать стрессу отпор

Cosmopolitan
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
Прививка иронией: как Южная Корея преодолела упадок и стала центром высоких технологий Прививка иронией: как Южная Корея преодолела упадок и стала центром высоких технологий

Отрывок из книги «Корейская волна. Как маленькая страна покорила весь мир»

Forbes
Последний ледниковый период уничтожил популяцию людей в Северо-Восточной Азии Последний ледниковый период уничтожил популяцию людей в Северо-Восточной Азии

Ученые: популяция людей в Приамурье исчезла во время последнего оледенения

N+1
13 историй о том, как были придуманы названия отечественных рок-групп 13 историй о том, как были придуманы названия отечественных рок-групп

Ты знал, как расшифровывается «Би-2»?

Maxim
«Такое могло произойти только с женщиной»: как Бритни Спирс лишили права контролировать свою личную жизнь, финансы и карьеру «Такое могло произойти только с женщиной»: как Бритни Спирс лишили права контролировать свою личную жизнь, финансы и карьеру

Как в XXI Бритни Спирс могла лишиться права распоряжаться собой?

Forbes
Ледопады, шахты, панты: что посмотреть и попробовать на Таймыре Ледопады, шахты, панты: что посмотреть и попробовать на Таймыре

Отправляемся в Норильск и на полуостров Таймыр

РБК
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
Подои меня нежно Подои меня нежно

Доильный аппарат создает у коровы впечатление, будто она кормит теленка

Наука
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
Приложение под прикрытием: ФБР запустило защищённый мессенджер An0m и задержало больше 800 человек в 18 странах Приложение под прикрытием: ФБР запустило защищённый мессенджер An0m и задержало больше 800 человек в 18 странах

Ведомство собирало данные преступников, пока те думали, что всё безопасно

TJ
Выпускные экзамены: 5 правил выживания для... родителей Выпускные экзамены: 5 правил выживания для... родителей

Психолог: как родителям не сойти с ума от волнения во время выпускных экзаменов

Psychologies
Новозеландский попугай стал жить в горах, чтобы избежать людей Новозеландский попугай стал жить в горах, чтобы избежать людей

Люди истребляли этих птиц целое столетие и вынудили их сменить ареал обитания

National Geographic
Toyota Land Cruiser 300: ответы на главные вопросы о новинке Toyota Land Cruiser 300: ответы на главные вопросы о новинке

Отвечаем на самые актуальные вопросы о новом «трехсотом Крузаке»

РБК
Репейницы пересекли Сахару и поставили рекорд дальности миграций для насекомых Репейницы пересекли Сахару и поставили рекорд дальности миграций для насекомых

Ежегодно бабочки-репейницы могут преодолевать до 12000-14000 километров

N+1
Это провокация Это провокация

Гарри Нуриев рассказал, кто и что интересует его в современном искусстве

AD
Открыть в приложении