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

Повреждения на 30-тысячелетних зубах кроманьонцев объяснили пирсингом Повреждения на 30-тысячелетних зубах кроманьонцев объяснили пирсингом

Антрополог проанализировал повреждения на зубах древних людей

N+1
«Яндекс» ведет разведку: как российский IT-гигант развивает интернет-торговлю и что из этого выходит «Яндекс» ведет разведку: как российский IT-гигант развивает интернет-торговлю и что из этого выходит

«Яндекс», что планирует вложить $400-500 млн в развитие e-commerce-активов

Forbes
Облака над сушей уменьшили нисходящее длинноволновое излучение Облака над сушей уменьшили нисходящее длинноволновое излучение

Еще один природный механизм, противостоящий потеплению

N+1
Как понять, что вы токсичны по отношению к себе Как понять, что вы токсичны по отношению к себе

Бывает так, что злейший враг себе — мы сами

Psychologies
«Засветиться» в инфополе и почаще выходить из дома: как быстро завести знакомства в новой профессии «Засветиться» в инфополе и почаще выходить из дома: как быстро завести знакомства в новой профессии

Как создать полезные связи в условиях ограниченной очной коммуникации?

Inc.
Крепкий орешек за баранкой Крепкий орешек за баранкой

«Ледяной драйв», олдскульый боевик с Лиамом Нисоном

Weekend
Одного пола ягоды: существует ли на самом деле женская солидарность? Одного пола ягоды: существует ли на самом деле женская солидарность?

Антонина Козлова весьма скептически относится к идее женской солидарности

Cosmopolitan
Беременность под запретом и секреты бутерброда: необычные правила Елизаветы II Беременность под запретом и секреты бутерброда: необычные правила Елизаветы II

Елизавета II требует от всех членов своей семьи соблюдения особого протокола

Cosmopolitan
«Изменил 120 раз»: звезды, публично признавшиеся в неверности супругам «Изменил 120 раз»: звезды, публично признавшиеся в неверности супругам

Кому из знаменитостей хватило смелости рассказать о своей неверности?

Cosmopolitan
4 программы для совместной работы с документами 4 программы для совместной работы с документами

Какие программы лучше всего подходят для домашнего офиса

CHIP
Пэрис в велюре, Бритни с голым животом: как одевались звезды-тусовщицы в нулевые Пэрис в велюре, Бритни с голым животом: как одевались звезды-тусовщицы в нулевые

Вспоминаем, что носили звезды-тусовщицы в нулевые

Cosmopolitan
Deus ex Machina Deus ex Machina

Рэймонд Курцвейл – изобретатель синтезаторов, планшетных сканеров и футуролог

Playboy
«Я оплошал перед женой!»: самые забавные конфузы мужа Кейт Миддлтон «Я оплошал перед женой!»: самые забавные конфузы мужа Кейт Миддлтон

Принц Уильям оконфузился уже во время знакомства с будущей женой

Cosmopolitan
Основатель PayPal скопил $5 млрд на необлагаемом налогами пенсионном счете Основатель PayPal скопил $5 млрд на необлагаемом налогами пенсионном счете

Питер Тиль держит на своем индивидуальном пенсионном счете $5 млрд

Forbes
Как отказаться от сладкого навсегда: методики для сахароголиков Как отказаться от сладкого навсегда: методики для сахароголиков

Как бороться с сахарной зависимостью? Две самых популярных методики.

Cosmopolitan
Одна вокруг света: киты, кайтсерфинг и посылка из России Одна вокруг света: киты, кайтсерфинг и посылка из России

124-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: Мексика

Forbes
На что надеются те, кто мучается от безответной любви На что надеются те, кто мучается от безответной любви

Наверное, самое трудное при безответной любви — признать, что нас не любят

Psychologies
Слушать кино: плей-лист режиссера Слушать кино: плей-лист режиссера

Алексей Камынин рассказал, как звуки помогают ему превращать буквы в текст

Esquire
Любовный многоугольник Любовный многоугольник

Будущее – за отношениями, где не надо ограничивать себя в числе любимых людей

Лиза
Подземные дворцы и не только: самые красивые в мире станции метро Подземные дворцы и не только: самые красивые в мире станции метро

В разных частях света можно найти невероятные в своем убранстве станции метро

Вокруг света
Ошибка наблюдателя: почему умные камеры не предотвратят резонансные преступления Ошибка наблюдателя: почему умные камеры не предотвратят резонансные преступления

Может ли система видеонаблюдения помочь предотвратить преступления?

Forbes
6 вещей, которые успешные люди делают перед завтраком 6 вещей, которые успешные люди делают перед завтраком

Отличный старт перед продуктивным днем

Playboy
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
Как правильно говорить на языке цифр в сфере HR Как правильно говорить на языке цифр в сфере HR

Как HR-аналитика экономит деньги компании и способствует развитию бизнеса

СНОБ
Как порядок в доме помогает справляться с тревогой Как порядок в доме помогает справляться с тревогой

Испытываете жуткий стресс от бардака в собственном доме?

Psychologies
«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
Редкий, яркий и скрытный: кто такой зеленый голубь Редкий, яркий и скрытный: кто такой зеленый голубь

Голубь с необычной зеленой окраской, занесенный в Красную книгу

Вокруг света
Как поддержать здоровье летом: советы даосских врачей Как поддержать здоровье летом: советы даосских врачей

Как провести лето с пользой для себя?

Psychologies
Устойчивые к химикатам лососевые вши проникли в океан из акваферм Устойчивые к химикатам лососевые вши проникли в океан из акваферм

Избавление рыб от паразитов привело к распространению резистентных вшей в океане

N+1
Антуан Ватто. Скиталец с моста Нотр-Дам Антуан Ватто. Скиталец с моста Нотр-Дам

История жизни французского живописца Антуана Ватто

Караван историй
Открыть в приложении