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

Вынашивающих потомство в горловом мешке лягушек эвакуировали с чилийского острова из-за смертельного грибка Вынашивающих потомство в горловом мешке лягушек эвакуировали с чилийского острова из-за смертельного грибка

Как редких южноамериканских лягушек спасли в Лондонском зоопарке

N+1
10 толстых романов, на которые можно потратить летние вечера и не пожалеть 10 толстых романов, на которые можно потратить летние вечера и не пожалеть

10 толстых романов — от безусловной классики до самых интересных новинок

Esquire
Риск инфаркта оказался меньше после шунтирования желудка по сравнению с рукавной пластикой Риск инфаркта оказался меньше после шунтирования желудка по сравнению с рукавной пластикой

Риск инфаркта миокарда ниже после шунтирования желудка, чем после гастропластики

N+1
Слишком жарко: самые красивые и горячие парочки из сериалов Слишком жарко: самые красивые и горячие парочки из сериалов

Мы вспомнили самые красивые, трогательные и милые пары из сериалов

Cosmopolitan
Тест-полоска: как Минздрав помогает регионам лечить пациентов с диабетом Тест-полоска: как Минздрав помогает регионам лечить пациентов с диабетом

Как реализуется федеральная программа «Борьба с сахарным диабетом»

Forbes
Куда можно сдать старую одежду, которая тебе не нужна Куда можно сдать старую одежду, которая тебе не нужна

Минимализм и расхламление – настоящие тренды

Cosmopolitan
«Моя жена погибла»: для знакомств в Тиндере мужчина представлялся вдовцом «Моя жена погибла»: для знакомств в Тиндере мужчина представлялся вдовцом

Неожиданный финал: история одного свидания с мужчиной-вдовцом

Psychologies
В мире с животным В мире с животным

Вредные мифы о воспитании собак, которым верят многие владельцы

Cosmopolitan
Почему ребенок ворует и как это прекратить Почему ребенок ворует и как это прекратить

Почему дети воруют и как быть в такой ситуации?

Psychologies
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
Личная коллекция: 10 ювелирных украшений королевы Елизаветы Личная коллекция: 10 ювелирных украшений королевы Елизаветы

Коллекции ювелирных украшений Елизаветы II

РБК
Действительно ли модная индустрия попала в сети тиктока? Действительно ли модная индустрия попала в сети тиктока?

Кажется, модные бренды слишком очарованы приложением в этом сезоне. Но стоит ли?

GQ
Как создать идеальное тело: 10 ценных советов от фитнес-блогеров Как создать идеальное тело: 10 ценных советов от фитнес-блогеров

Популярные фитнес-блогеры - о том, как всегда оставаться в хорошей форме

Cosmopolitan
«Я не мог не сознавать, какими страшными, нечеловеческими делами мы занимались» «Я не мог не сознавать, какими страшными, нечеловеческими делами мы занимались»

Андрей Сахаров — гениальный ученый с обостренным чувством ответственности

Наука
Как добывают золото: современные технологии, бактерии, дроны, диджитал инициативы и забота об окружающей среде Как добывают золото: современные технологии, бактерии, дроны, диджитал инициативы и забота об окружающей среде

Современная золотодобыча — это уже даже не самосвалы, а новые технологии

Популярная механика
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
Чтобы ощущать легкость и не поправиться: как правильно питаться в сильную жару Чтобы ощущать легкость и не поправиться: как правильно питаться в сильную жару

Эксперт: как питаться в жару, чтобы хорошо себя чувствовать

Cosmopolitan
Жесты, перформансы и смертельные номера: что творят футболисты на стадионе Жесты, перформансы и смертельные номера: что творят футболисты на стадионе

Мало просто забить гол, нужно сделать так, чтобы его запомнили

Maxim
7 вещей, которые мы бы хотели изменить в девушках 7 вещей, которые мы бы хотели изменить в девушках

В девушках все же есть черты, которые мы не против усовершенствовать

Maxim
53-летний мужчина отравился белладонной из гомеопатического препарата 53-летний мужчина отравился белладонной из гомеопатического препарата

Как мужчина в Германии отравился гомеопатическим средством

N+1
Одна вокруг света: забастовка на дороге и самое толстое дерево в мире Одна вокруг света: забастовка на дороге и самое толстое дерево в мире

123-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко, Мексика

Forbes
Понимай язык тела: когда тебя обманывают, а когда хотят очаровать Понимай язык тела: когда тебя обманывают, а когда хотят очаровать

Мы даже не представляем, что человек пытается сообщить, когда чешет затылок

Maxim
Как найти друзей, если вы страдаете психическим расстройством? Как найти друзей, если вы страдаете психическим расстройством?

Как завести друзей тем, кто страдает депрессией и тревогой?

Psychologies
5 самых красивых затонувших городов мира 5 самых красивых затонувших городов мира

Что насчет подводных путешествий?

Популярная механика
Как начать заниматься спортом и не бросить? Как начать заниматься спортом и не бросить?

Семь советов, которые помогут вам полюбить тренировки и командные игры

GQ
Почему я купил Harvard Business Review Russia Почему я купил Harvard Business Review Russia

Чем Harvard Business Review будет заниматься в России

Forbes
А я что могу? А я что могу?

За новым поколением онлайн-марафонцев сегодня следят сотни тысяч девушек

Harper's Bazaar
Пятерка фильмов про теории заговора Пятерка фильмов про теории заговора

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

Maxim
12 главных фильмов лета 12 главных фильмов лета

Лучшие фильмы для лета: о британской музыке девяностых и взрослении

РБК
Смогут ли люди жить под водой Смогут ли люди жить под водой

Что если часть людей поселить под водой?

Популярная механика
Открыть в приложении