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

Лисица поймала рыбу-пилу Лисица поймала рыбу-пилу

Завезенные в Австралию обыкновенные лисицы могут охотиться на рыб-пил

N+1
Синдром Марии-Антуанетты: можно ли от стресса поседеть за ночь Синдром Марии-Антуанетты: можно ли от стресса поседеть за ночь

Возможно ли поседение в кратчайшие сроки?

Cosmopolitan
Нашу ближайшую соседку галактику Малое Магелланово Облако рвет на части Нашу ближайшую соседку галактику Малое Магелланово Облако рвет на части

Притяжение Большого Магелланова Облака может разрывать Малое Облако на части

ТехИнсайдер
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
Психологический портрет: что такое дисморфофобия, или синдром Квазимодо Психологический портрет: что такое дисморфофобия, или синдром Квазимодо

Что нужно знать о дисморфофобии?

Forbes
Самая здоровая диета: почему тебе стоит попробовать пескетарианство Самая здоровая диета: почему тебе стоит попробовать пескетарианство

Пескетарианство очень похоже на средиземноморскую диету

Cosmopolitan
Как выбрать очки Как выбрать очки

Кто придумал главный летний аксессуар, какие бывают модели и как выбрать очки

Maxim
Пар костей не ломит: 5 стран, где люди работают даже в сильную жару Пар костей не ломит: 5 стран, где люди работают даже в сильную жару

Как дела обстоят в тех уголках планеты, где +30ºС и не жара вовсе?

Популярная механика
Нейроимплант поможет вернуть зрение слепым и слепоглухим людям Нейроимплант поможет вернуть зрение слепым и слепоглухим людям

Первый в Росси кортикальный зрительный имплант

Популярная механика
Советские автомобили, не украденные у Запада Советские автомобили, не украденные у Запада

История советского автопрома — по большей части летопись сворованных проектов

Maxim
«Мейр из Исттауна» — детектив с Кейт Уинслет в роли копа-правдоискателя. А на деле — одна из лучших драм современного телевидения «Мейр из Исттауна» — детектив с Кейт Уинслет в роли копа-правдоискателя. А на деле — одна из лучших драм современного телевидения

Лучшая роль Кейт Уинслет за всю ее карьеру

Esquire
Снятие стресса и тренировка ума: 5 игр для вашего смартфона Снятие стресса и тренировка ума: 5 игр для вашего смартфона

Подборка новых полезных игр для смартфона, которые помогут справиться с стрессом

Psychologies
Одна вокруг света: древние города майя, ревуны и коневодческий рай Одна вокруг света: древние города майя, ревуны и коневодческий рай

125-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко и ее собаки

Forbes
Не тормозить: как бывшая сотрудница Uber получила $83,5 млн на производство беспилотников Не тормозить: как бывшая сотрудница Uber получила $83,5 млн на производство беспилотников

Ракель Уртасун делает ставку на новые алгоритмы

Forbes
Мария Островская Мария Островская

Мария Островская 25 лет борется за улучшение жизни людей с особенностями

Собака.ru
Два гетмана Два гетмана

Из всех гетманов Войска Запорожского выделяются Богдан Хмельницкий и Иван Мазепа

Дилетант
Ветряки на четверть снизят мощность других ветряков в Северном море Ветряки на четверть снизят мощность других ветряков в Северном море

Климатологи: строительство новых ветряков может повлиять на мощность старых

N+1
Как не стать жертвой террора и других бед во время отдыха Как не стать жертвой террора и других бед во время отдыха

Как избежать столкновения с террористами?

Cosmopolitan
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
Карри и смузи: диета Кейт Миддлтон, которую не каждая выдержит Карри и смузи: диета Кейт Миддлтон, которую не каждая выдержит

Кейт Миддлтон поражает своей свежестью, стройностью и красотой

Cosmopolitan
Дерзкие дети: исправить, но не сломать Дерзкие дети: исправить, но не сломать

Что делать, если ваш ребенок считает себя умнее всех и не признает авторитетов?

Psychologies
Диета для живота, бедер и ягодиц Диета для живота, бедер и ягодиц

Диета для живота, бедер и ягодиц зависит от твоих предпочтений в еде

Cosmopolitan
Победивший голод: как Победивший голод: как

Лунпин Юань – ученый, спасший десятки миллионов жизней

Популярная механика
Колеса судьбы: почему все говорят об электросамокатах и что с ними не так Колеса судьбы: почему все говорят об электросамокатах и что с ними не так

Самые дорогие и опасные электросамокаты и что с ними собираются сделать

Esquire
Управляющий директор «Яндекс» Тигран Худавердян — Forbes: «Мы сфокусированы на сервисе для обеих сторон маркетплейса» Управляющий директор «Яндекс» Тигран Худавердян — Forbes: «Мы сфокусированы на сервисе для обеих сторон маркетплейса»

Тигран Худавердян рассказал о структуре выручки «Яндекса» и стратегии развития

Forbes
Зуб моллюска помог ученым создать материал для 3D-печати Зуб моллюска помог ученым создать материал для 3D-печати

Минерал сантабарбарит прочнее многих современных материалов для зубных имплантов

N+1
Выключение света по ночам назвали эффективным способом сократить гибель перелетных птиц Выключение света по ночам назвали эффективным способом сократить гибель перелетных птиц

Чтобы уменьшить смертность птиц — достаточно гасить на ночь половину окон центра

N+1
Типовое жилье: насколько уникальна Солнечная система Типовое жилье: насколько уникальна Солнечная система

Солнечная система вовсе не уникальна

Forbes
Джетлаг: как перестать страдать и получить удовольствие от путешествия Джетлаг: как перестать страдать и получить удовольствие от путешествия

Эксперты — о том, как безболезненно перенести смену часовых поясов в путешествии

Популярная механика
Загробный мир британцев бронзового века оказался перевернут вверх ногами Загробный мир британцев бронзового века оказался перевернут вверх ногами

Британцы бронзового века представляли загробный мир как жизнь вниз головой

N+1
Открыть в приложении