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

Детский стресс повлиял на метилирование ДНК в сперматозоидах у взрослых мужчин Детский стресс повлиял на метилирование ДНК в сперматозоидах у взрослых мужчин

В сперме у мужчин с тяжелым детством уровень метилирования ДНК ниже

N+1
Путешествие на Запад: как шаурма заняла достойное место среди мирового стритфуда Путешествие на Запад: как шаурма заняла достойное место среди мирового стритфуда

Денер-кебаб — настоящий кулинарный захватчик

Вокруг света
У берегов Антарктиды нашли «странных» морских свинок, пауков» и бабочек У берегов Антарктиды нашли «странных» морских свинок, пауков» и бабочек

Глубины Антарктиды скрывают поразительные формы жизни

ТехИнсайдер
«Потому что мы пилоты!»  Nissan запустил на российские дороги кроссовер второго уровня автономности «Потому что мы пилоты!»  Nissan запустил на российские дороги кроссовер второго уровня автономности

Модельная линейка Nissan переживает смену поколений

Maxim
Собаки могут предупредить о распространении опасной «лихорадки долины» Собаки могут предупредить о распространении опасной «лихорадки долины»

Ученые показали, что собаки также как и человек страдают от лихорадки долины

ТехИнсайдер
Сергей Шульга, Кирилл Горыня, Кирилл Петров Сергей Шульга, Кирилл Горыня, Кирилл Петров

Основатели компании i-Free продали свой сервис «Кошелек» банку «Тинькофф»

Собака.ru
Умеет считать и быстро действует: как нанять идеального маркетолога Умеет считать и быстро действует: как нанять идеального маркетолога

Эксперт: какими качествами должен обладать идеальный маркетолог и как его найти

Forbes
Продать за секунды: семь советов, как привлечь и удержать внимание современного потребителя Продать за секунды: семь советов, как привлечь и удержать внимание современного потребителя

Как сделать интернет-рекламу эффективнее?

Forbes
А вы как думаете? А вы как думаете?

Что думают питомцы – и как они на самом деле мыслят?

Cosmopolitan
Пудинг от леди Ди, чатни от Кейт Миддлтон и другие рецепты королевской семьи Пудинг от леди Ди, чатни от Кейт Миддлтон и другие рецепты королевской семьи

Кулинарные привычки жителей Лондона и любимые блюда королевское семьи

Cosmopolitan
Темная сторона аэробики Темная сторона аэробики

Сериал «В ритме жизни», злое исследование американских 80-х

Weekend
Как зарабатывать в интернете: самые востребованные профессии и советы эксперта Как зарабатывать в интернете: самые востребованные профессии и советы эксперта

Какие профессии «перебрались» в онлайн и сложно ли их освоить?

Psychologies
Весь Франкенштейн в 46 фактах Весь Франкенштейн в 46 фактах

Франкенштейн: что мы знаем о главном литературном монстре

Weekend
Скелет человека в кандалах указал на рабство в римской Британии Скелет человека в кандалах указал на рабство в римской Британии

В римской Британии также процветало рабство

N+1
Меланин: от чего зависит пигментация кожи и помогут ли таблетки Меланин: от чего зависит пигментация кожи и помогут ли таблетки

Рассказываем, зачем нужен меланин и как нормализовать его уровень

РБК
Водитель каршеринга получил штраф 300 000 на ровном месте. Что случилось? Водитель каршеринга получил штраф 300 000 на ровном месте. Что случилось?

Девушке пришел штраф на 300 тысяч рублей за парковку каршеринга на газоне

РБК
Клетка для выгула детей и еще 4 очень странные ретрофотографии Клетка для выгула детей и еще 4 очень странные ретрофотографии

Подборка из пяти ретрофотографий, на которых происходит что-то странное

Maxim
Древнейшему золотому украшению юга Германии оказалось 3800 лет Древнейшему золотому украшению юга Германии оказалось 3800 лет

В женском захоронении раннего бронзового века найдено украшение из золота

N+1
Саранча на обед, долгоносики на ужин: где, как и зачем готовят и едят насекомых Саранча на обед, долгоносики на ужин: где, как и зачем готовят и едят насекомых

Насекомые на вашей тарелке

Вокруг света
Лучшие шутки папы римского Франциска Лучшие шутки папы римского Франциска

Про тещу, виски, Тарзана и кое-что еще. Папа может!

Maxim
Забудь о черном! Как научиться носить яркую одежду — модная инструкция для тебя Забудь о черном! Как научиться носить яркую одежду — модная инструкция для тебя

Как наконец перестать носить только темную и невзрачную одежду

Cosmopolitan
«Это было странное время»: как Джон Макафи создал антивирусную компанию, продал ее Intel и умер в тюрьме «Это было странное время»: как Джон Макафи создал антивирусную компанию, продал ее Intel и умер в тюрьме

Как жил Джон Макафи и что происходит с основанным им бизнесом?

Forbes
Кросс-платформенная разработка мобильных приложений: в чем плюсы для бизнеса Кросс-платформенная разработка мобильных приложений: в чем плюсы для бизнеса

Преимущества работы с кросс-платформенными технологиями

Популярная механика
Наука и жизнь Наука и жизнь

Как МФТИ стал настоящей кузницей кадров для российского бизнеса

Forbes
Любовный многоугольник Любовный многоугольник

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

Лиза
Небольшие дозы веселящего газа помогли при депрессии Небольшие дозы веселящего газа помогли при депрессии

Однократное применение веселящего газа улучшает состояние больных депрессией

N+1
Репейницы пересекли Сахару и поставили рекорд дальности миграций для насекомых Репейницы пересекли Сахару и поставили рекорд дальности миграций для насекомых

Ежегодно бабочки-репейницы могут преодолевать до 12000-14000 километров

N+1
Палеонтологи изучили гистологическое строение костей сибирского пситтакозавра Палеонтологи изучили гистологическое строение костей сибирского пситтакозавра

Ранняя гистологическая зрелость может быть эволюционной тенденцией пситтакозавра

N+1
Фейс-фитнес за 5 минут: гимнастика для лица, которую можно делать даже на работе Фейс-фитнес за 5 минут: гимнастика для лица, которую можно делать даже на работе

Специальная гимнастика для мышц лица может дать потрясающий результат

Cosmopolitan
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
Открыть в приложении