Новый дизайн квантовых компьютеров делает их более "полезными"
Квантовые вычисления представляют собой новый рубеж в науке, который обещает раскрыть тайны, недоступные самым современным компьютерам.
Наталья Чепига, квантовый ученый из Делфтского технологического университета, находится на переднем крае этих исследований.
Квантовые симуляторы: Граница открытий
Она разработала новаторское руководство, направленное на усовершенствование квантовых симуляторов - подмножества квантовых компьютеров, предназначенных для исследования глубин квантовой физики.
Эта инновация может проложить путь к беспрецедентным открытиям о Вселенной на самом фундаментальном уровне.
По словам Чепиги, квантовые симуляторы являются потенциальным маяком для научного сообщества.
"Создание полезных квантовых компьютеров и квантовых симуляторов - одна из самых важных и обсуждаемых тем в квантовой науке на сегодняшний день, способная произвести революцию в обществе", - утверждает она.
В отличие от традиционных компьютеров, квантовые симуляторы углубляются в открытые проблемы квантовой физики, стремясь расширить наши представления о мире природы.
Последствия таких достижений огромны и затрагивают различные аспекты жизни общества, от финансов и шифрования до хранения данных".
В поисках квантового управления компьютером
Важнейшим аспектом разработки эффективных квантовых симуляторов является возможность управления ими, подобно рулю в автомобиле.
"Ключевой компонент полезного квантового симулятора - это возможность контролировать его или манипулировать им, - говорит Чепига. Без этой возможности полезность квантового симулятора сильно ограничена".
Чтобы решить эту проблему, Чепига предлагает в своей работе новый протокол, сравнивая его с созданием рулевого колеса для квантовых симуляторов.
Этот протокол - по сути, чертеж для создания полностью контролируемого квантового симулятора, способного открыть новые физические явления.
Протокол Чепиги представляет метод настройки квантовых симуляторов с помощью не одного, а двух лазеров с разными частотами или цветами для возбуждения атомов в разные состояния.
Такой подход значительно повышает гибкость симулятора, позволяя ему имитировать более широкий спектр квантовых систем.
Чепига сравнивает этот прогресс с разницей между просмотром куба в виде плоского эскиза и исследованием трехмерного куба в реальном пространстве. Теоретически, добавление большего количества лазеров может добавить еще больше измерений к тому, что можно смоделировать.
Квантовая запутанность: Преодоление вычислительных ограничений
Моделирование коллективного поведения квантовых систем с множеством частиц представляет собой огромную проблему.
Современные компьютеры, включая суперкомпьютеры, с трудом могут моделировать системы, превышающие несколько десятков частиц, не прибегая к приближениям из-за огромного объема необходимых вычислений.
Квантовые симуляторы, построенные из запутанных квантовых частиц, предлагают решение.
"Запутанность - это своего рода взаимная информация, которой квантовые частицы обмениваются между собой. Она является неотъемлемым свойством симулятора и поэтому позволяет преодолеть это узкое место в вычислениях", - объясняет Чепига.
