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

В 2000-летних останках из Бразилии нашли ДНК бледной трепонемы В 2000-летних останках из Бразилии нашли ДНК бледной трепонемы

Ученые исследовали останки древних людей из памятника Жаботикаба-II

N+1
Как избавиться от второго подбородка за неделю Как избавиться от второго подбородка за неделю

Второй подбородок — плакать? Нет, быстренько избавиться, мы знаем как

Cosmopolitan
Пара термитов из эоценового янтаря увязла в смоле во время брачного ритуала Пара термитов из эоценового янтаря увязла в смоле во время брачного ритуала

Пара термитов завязла в смоле во время брачного ритуала и поиска гнезда

N+1
Редактирование с помощью CRISPR/Cas впервые испытали внутривенно Редактирование с помощью CRISPR/Cas впервые испытали внутривенно

Шестеро пациентов легко перенесли генетическое редактирование печени

N+1
Всем знакомо выражение «до свадьбы заживет». Но вы даже не догадываетесь, у кого, а главное что должно было зажить Всем знакомо выражение «до свадьбы заживет». Но вы даже не догадываетесь, у кого, а главное что должно было зажить

А вы знаете, что у кого должно было зажить и до чьей свадьбы?

ТехИнсайдер
Мэрилин Монро — «актриса, прошедшая через ад». Отрывок из сборника эссе Айн Рэнд Мэрилин Монро — «актриса, прошедшая через ад». Отрывок из сборника эссе Айн Рэнд

Айн Рэнд осмысляет события, определившие жизнь людей во второй половине XX века

СНОБ
Кем был и кто есть для нас Виктор Цой Кем был и кто есть для нас Виктор Цой

Лидер «Кино» был рок-иконой, жившей в России

GQ
Правда ли, что 150 лет — предел продолжительности жизни Правда ли, что 150 лет — предел продолжительности жизни

Есть ли у нашей жизни фундаментальный биологический предел?

Популярная механика
Не только Человек-паук: лучшие фильмы с Тоби Магуайром Не только Человек-паук: лучшие фильмы с Тоби Магуайром

Какие ещё фильмы с участием Тоби Магуайра заслуживают внимания

Cosmopolitan
Жизнь в будущем: Алина Фаркаш о том, как нам всем повезло Жизнь в будущем: Алина Фаркаш о том, как нам всем повезло

Я бы, наверное, с ума бы сошла от радости, если бы мне сейчас было пятнадцать

Cosmopolitan
Поезд ушел: 6 достопримечательностей, которые вы точно не успели увидеть Поезд ушел: 6 достопримечательностей, которые вы точно не успели увидеть

Многие достопримечательности туристы уже никогда не смогут увидеть

Вокруг света
Полноприводная Granta, пикап Niva и другие. Топ-10 самых редких Lada Полноприводная Granta, пикап Niva и другие. Топ-10 самых редких Lada

Автомобили Lada, о которых вы вряд ли слышали

РБК
Как движение влияет на мозг: 6 принципов и полезных приемов Как движение влияет на мозг: 6 принципов и полезных приемов

Почему для того, чтобы быть здоровым и счастливым, необходимо двигаться?

Reminder
Не бег: 7 необычных идей для занятия спортом этим летом Не бег: 7 необычных идей для занятия спортом этим летом

Летний спорт: терапевтические пробежки, триклаймбинг и дофаминовые танцы

Reminder
Лариса Долина: «Расслабляться не умею и не хочу» Лариса Долина: «Расслабляться не умею и не хочу»

Лариса Долина — о преображении, силы воли и нежелании расслабляться

Здоровье
«После 45 лет не предлагать»: что мешает успешной карьере возрастного менеджера «После 45 лет не предлагать»: что мешает успешной карьере возрастного менеджера

Эксперт: чтобы стать успешным после 45 лет, стоит научиться учиться

Forbes
Разводы, аборт и крах карьеры: драмы в жизни звезды дискотек 80-х Си Си Кетч Разводы, аборт и крах карьеры: драмы в жизни звезды дискотек 80-х Си Си Кетч

Сложная история певицы Каролины Мюллер, известной как Си Си Кетч

Cosmopolitan
Роды наперекор традициям: как стали мамами Меган Маркл, Кейт Миддлтон и Диана Роды наперекор традициям: как стали мамами Меган Маркл, Кейт Миддлтон и Диана

Елизавета II, принцесса Диана и Меган Маркл стали мамами в разных условиях

Cosmopolitan
Взгляд изнутри: 5 книг для тех, кто готов посмотреть на мировую историю без розовых очков Взгляд изнутри: 5 книг для тех, кто готов посмотреть на мировую историю без розовых очков

Книги, которые помогут трезво посмотреть на исторические события

Популярная механика
От танков до покемонов: топ-10 лучших бесплатных игр на Android От танков до покемонов: топ-10 лучших бесплатных игр на Android

Отличные варианты бесплатных мобильных развлечений

CHIP
Не надо работать в Goldman Sachs Не надо работать в Goldman Sachs

Эссе сооснователя Netflix Марка Рэндольфа

Inc.
Неизвестные в масках и угроза убийством. Как в Москве по кускам разбирают дома, в которых живут люди Неизвестные в масках и угроза убийством. Как в Москве по кускам разбирают дома, в которых живут люди

На западе Москвы разгорается конфликт, который напоминает боевые действия

СНОБ
Время собирать камни Время собирать камни

Режиссер Тимур Бекмамбетов и его жена Наталия Фишман построили дом на Волге

Tatler
Почему быстро перегорают светодиодные лампы? Почему быстро перегорают светодиодные лампы?

Почему некоторые светодиодные лампы быстро выходят из строя

CHIP
«ДАУ», «Борат», «Чебурашка»: каким фильмам не повезло с Минкультом «ДАУ», «Борат», «Чебурашка»: каким фильмам не повезло с Минкультом

Вспоминаем фильмы, которым тоже не повезло с прокатным документом

РБК
Как устроен бизнес хакеров-вымогателей Как устроен бизнес хакеров-вымогателей

Как организована киберпреступность и какие стратегии она использует?

Популярная механика
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
Музыка Земли: как композиторы ставят на службу искусства шум волн, биение сердца и землетрясения Музыка Земли: как композиторы ставят на службу искусства шум волн, биение сердца и землетрясения

Мы живем в окружении звуков. Или того, что можно в них превратить

Вокруг света
Мировые рекорды скорости: от паровых машин до ракетных двигателей на соляных озерах Мировые рекорды скорости: от паровых машин до ракетных двигателей на соляных озерах

Как только появились первые автомобили, человечество начало мечтать о скорости

Вокруг света
10 опасных животных, которые кажутся безобидными 10 опасных животных, которые кажутся безобидными

Немножко неудобной правды о братьях наших меньших

Maxim
Открыть в приложении