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

Выдр уличили в охоте на пингвинов Выдр уличили в охоте на пингвинов

Ученые зафиксировали нападения выдр на пингвинов в ЮАР

N+1
Чешские антропологи реконструировали внешность двух женщин бронзового века Чешские антропологи реконструировали внешность двух женщин бронзового века

По останкам определили внешность и условия жизни женщин 6000 лет назад

N+1
В Монголии раскопали принесенных в жертву древних комолых коров или быков В Монголии раскопали принесенных в жертву древних комолых коров или быков

Как обнаружили свидетельства того, что в Монголии разводили безрогих быков

N+1
Елизавета Туктамышева Елизавета Туктамышева

Елизавета Туктамышева готовится к главному событию — зимним Олимпийским играм

Собака.ru
История культового символа Лондона: почему телефонные будки красного цвета История культового символа Лондона: почему телефонные будки красного цвета

Почему телефонные будки Лондона окрашены именно в яркий красный цвет?

ТехИнсайдер
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
Подлинная история «оружейного барона». Отрывок из книги Александра Гасюка о Викторе Буте Подлинная история «оружейного барона». Отрывок из книги Александра Гасюка о Викторе Буте

Отрывок из книги о Викторе Буте, обвиненном в сговоре против США

СНОБ
Самые убедительные оправдания, чтобы не пойти на работу! Самые убедительные оправдания, чтобы не пойти на работу!

Ну признайся: хотя бы раз в жизни ты прогуливала работу

Cosmopolitan
Разведка Эрдогана: зачем Турции военные базы в Азербайджане Разведка Эрдогана: зачем Турции военные базы в Азербайджане

Почему Эрдоган заговорил о военных базах в Азербайджане?

Forbes
Как это часто не совпадает… Как это часто не совпадает…

Можно ли ужиться вместе людям, у которых разные привычки и увлечения?

Лиза
20 лайфхаков, которые помогут тебе ухаживать за любимой сумкой 20 лайфхаков, которые помогут тебе ухаживать за любимой сумкой

Как ухаживать за сумкой мечты, чтобы она прослужила долго?

Cosmopolitan
Детская матрица. Зачем власти нужен «белый интернет» для школьников Детская матрица. Зачем власти нужен «белый интернет» для школьников

Попытки создания социальных матриц пока что не увенчались успехом

СНОБ
«Наша внутренняя обезьяна: Двойственная природа человека» «Наша внутренняя обезьяна: Двойственная природа человека»

Насколько эмпатичны животные?

N+1
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
Я хочу знать о тебе все: когда начали чипировать людей Я хочу знать о тебе все: когда начали чипировать людей

С каких пор люди активно пытаются чипировать друг друга

Популярная механика
«У моего сына аутизм»: история глазами отца «У моего сына аутизм»: история глазами отца

Папа мальчика с аутизмом о том, почему все эти трудности сделали его сильнее

Psychologies
Как не нужно продавать продукт на американском рынке Как не нужно продавать продукт на американском рынке

Главные ошибки компаний при попытках выйти на рынок США

Inc.
Таблетки или спираль: что нужно знать об экстренной контрацепции Таблетки или спираль: что нужно знать об экстренной контрацепции

Ситуаций, в которых может понадобиться экстренная контрацепция, немало

Cosmopolitan
Одеться в космос Одеться в космос

Рассказываем, какую одежду носят космонавты

N+1
Бла-бла-ленд Бла-бла-ленд

«Джетлаг» Михаила Идова, история смешных страданий креативного класса

Weekend

Как понять, что человек, находящийся рядом с тобой, опасен?

Cosmopolitan
Оборотная сторона солнца Оборотная сторона солнца

Активное Солнце может спровоцировать нарушения пигментации

Здоровье
5 стоящих книг о науке сна, которые вам стоит прочесть 5 стоящих книг о науке сна, которые вам стоит прочесть

Полноценный сон — один из главных факторов здоровой и счастливой жизни

Популярная механика
Анти-Instagram для аудитории TikTok: почему взлетела новая соцсеть без фильтров Poparazzi Анти-Instagram для аудитории TikTok: почему взлетела новая соцсеть без фильтров Poparazzi

Почему Poparazzi быстро «выстрелила» и надолго ли сохранится интерес к себе?

Forbes
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
Можно ли найти жизнь на Венере и как это будет сделано Можно ли найти жизнь на Венере и как это будет сделано

Комплекс исследований, способный раскрыть историю Венеры

Популярная механика
Наталья Гвоздикова. Берегите любовь Наталья Гвоздикова. Берегите любовь

Наталья Гвоздикова — о своем браке с Евгением Жариковым

Коллекция. Караван историй
На космических задворках: есть ли жизнь на краю Галактики На космических задворках: есть ли жизнь на краю Галактики

Жизнь способна зародиться почти в любой точке Галактики

Forbes
Углеводная диета: ешь пасту и худей! Углеводная диета: ешь пасту и худей!

Как работает углеводная диета для похудения

Cosmopolitan
Просто вместе Просто вместе

Они доказывают всем вокруг, что дружба между женщиной и мужчиной реальна

Harper's Bazaar
Открыть в приложении