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

Тропические болота нивелировали успехи арктических в поглощении углерода Тропические болота нивелировали успехи арктических в поглощении углерода

Почему снижается продуктивность болот, поглощающих углерод

N+1
Вся правда о кетодиете Вся правда о кетодиете

Что такое кетодиета, почему она так популярна и кому действительно показана?

Лиза
Не только человеческий рефлекс: все ли животные зевают? Не только человеческий рефлекс: все ли животные зевают?

Все ли живые организмы имеют рефлекс зевоты?

ТехИнсайдер
Многоликий никотин Многоликий никотин

Какую пользу может принести главный алкалоид табака

Наука
Познайте себя: выберите фигуру, а мы расскажем, какая профессия вам лучше всего подходит Познайте себя: выберите фигуру, а мы расскажем, какая профессия вам лучше всего подходит

Выберите фигуру и узнайте, в какой области вы могли бы преуспеть

ТехИнсайдер
Общение, из которого рождается истина Общение, из которого рождается истина

Самое крупное событие научного мира, которое объединяет математиков всего мира

Наука
Невероятный 1968-й в рок-музыке Невероятный 1968-й в рок-музыке

В 1968 такие дела творились, и столько было всего — калькулятор не сосчитает

Maxim
Артисты фестиваля Esquire Weekend: «Cream Soda» — о собственном лейбле, предстоящем туре с двумя альбомами и желании поработать с Шуфутинским Артисты фестиваля Esquire Weekend: «Cream Soda» — о собственном лейбле, предстоящем туре с двумя альбомами и желании поработать с Шуфутинским

Группа-праздник Cream Soda — предводители российской танцевальной сцены

Esquire
«Сердца в Атлантиде» и «Образы Италии»: 6 совершенно летних книг «Сердца в Атлантиде» и «Образы Италии»: 6 совершенно летних книг

Вспоминаем истории, в компании которых лето не заканчивается никогда

РБК
Как миллиардер Гуцериев стал «другом» Лукашенко и чем это ему грозит Как миллиардер Гуцериев стал «другом» Лукашенко и чем это ему грозит

Как Гуцериев «подружился» с Белоруссией, доставят ли ему неудобство санкции?

Forbes
5 книг для интровертов, которые хотят преуспеть в жизни 5 книг для интровертов, которые хотят преуспеть в жизни

Правда ли, что интровертам путь в успешную жизнь закрыт?

Популярная механика
Самые красивые венчальные платья звездных россиянок: Макеевой, Костенко и других Самые красивые венчальные платья звездных россиянок: Макеевой, Костенко и других

Валерия и другие красотки в свой особенный день выглядели неотразимо

Cosmopolitan
Пятерка фильмов про теории заговора Пятерка фильмов про теории заговора

Как хорошо, что конспирологию можно не только читать, но и смотреть!

Maxim
Победивший голод: как Победивший голод: как

Лунпин Юань – ученый, спасший десятки миллионов жизней

Популярная механика
«Вернулась со свидания с крашем»: как соцсети развращают детей «Вернулась со свидания с крашем»: как соцсети развращают детей

Почему в соцсетях дети ведут себя вызывающе и какими могут быть последствия?

Psychologies
Сбыт по частям: сколько денег Безос получил от продажи своих акций Amazon и на что их потратил Сбыт по частям: сколько денег Безос получил от продажи своих акций Amazon и на что их потратил

На что Джефф Безос тратит свой капитал?

Forbes
Если ребенок дерется: инструкция для родителей Если ребенок дерется: инструкция для родителей

Опасна ли детская агрессия или важнее разбираться с последствиями ее выражения?

Psychologies
«Всего один герой, и тот идиот» «Всего один герой, и тот идиот»

Что советская цензура усматривала в мультфильмах

Weekend
Первые изготовители каменных орудий пришли в Южный Тибет не позднее 5200 лет назад Первые изготовители каменных орудий пришли в Южный Тибет не позднее 5200 лет назад

Ученые: люди заселили Тибет около 5500 лет назад

N+1
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
Орнитологам не удалось обмануть соек с помощью двух классических фокусов Орнитологам не удалось обмануть соек с помощью двух классических фокусов

Орнитологи из Кембриджа изучили, как сойки воспринимают фокусы

N+1
Николай Кукушкин Николай Кукушкин

Николай Кукушкин написал лучшую научпоп-книгу года: «Хлопок одной ладонью»

Собака.ru
Из глубины сердца Из глубины сердца

Откуда мы знаем, что ЭТО точно любовь?

Psychologies
Советские фильмы о школе и школьниках: 7 интересных ностальгических картин Советские фильмы о школе и школьниках: 7 интересных ностальгических картин

Красные галстуки, полеты в космос и, конечно, первая любовь

Playboy
Как художник и моделлер фигурок зарабатывают на своем увлечении с помощью аддитивных технологий Как художник и моделлер фигурок зарабатывают на своем увлечении с помощью аддитивных технологий

Как с помощью аддитивных технологий превратить хобби в прибыльный бизнес

Популярная механика
Мария Островская Мария Островская

Мария Островская 25 лет борется за улучшение жизни людей с особенностями

Собака.ru
Почему быстро перегорают светодиодные лампы? Почему быстро перегорают светодиодные лампы?

Почему некоторые светодиодные лампы быстро выходят из строя

CHIP
Гиганты в небе: 6 самых больших самолетов Гиганты в небе: 6 самых больших самолетов

Порождения человеческого разума, способные перевозить сотни тонн грузов

Вокруг света
Археолог случайно открыл, как наскальные рисунки превращаются в первобытные мультики Археолог случайно открыл, как наскальные рисунки превращаются в первобытные мультики

Долгое время эти изображения считались мутными и непонятными

Maxim
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
Открыть в приложении