Új algoritmus a kvantumrendszerek szerkezetének szimulálására

A Bristol Egyetem, a Microsoft, a Google, az Imperial College, a Max Planck Intézet és a Sun Yat-sen Egyetem kutatóinak nemzetközi együttműködése egy új algoritmushoz vezetett, amivel a kvantum számítógépeken megoldható lehet a kvantum rendszerek energia struktúrája.

Az algoritmust a kutatók egy szilícium alapú kvantum fotonikus processzoron tesztelték, ami foton részecskéket használ a számításaihoz.

A kvantum rendszerek energia struktúráját kvantált energia szintek alkotják – az ‘alapállapot’, ami egy minimális energiájú állapot , és a magasabb energiájú szintek, amelyeket ‘gerjesztett’ állapotnak nevezünk.

Ez az új algoritmus képes újszerű módon megtalálni az gerjesztett állapotú fotonokat, ezzel új kaput nyitva a mikroszkopikus szintű fizikai és kémiai vizsgálatoknak.

A rendszerek alapvető kémiai és fizikai tulajdonságait úgy jellemezhetjük, hogy a rendszer alapállapotát (a minimális energiájú állapotot) és a gerjesztett állapotokat (magasabb energiájú állandósult állapotok) tartalmazó kvantált állapotok egy bizonyos csoportját vizsgáljuk.

“Az eszközök kiterjesztése a gerjesztett állapotra létfontosságú ahhoz, hogy a kvantum számítógépek tényleg érdemileg hozzá tudjanak járulni az olyan fontos területekhez, mint például a napelemek,” mondta Jarrod McClean, a tanulmány egyik szerzője a Google Kvantum Mesterséges Intelligencia Laborjától.

A várakozások szerint a nagy teljesítményű kvantum számítógépek képesek lesznek az összetett kémiai rendszerek szimulálására – ami jelenleg a mai számítógépekkel lehetetlen feladat lenne – ezzel hatalmas lehetőségeket adva a fizikai és kémiai ismereteink bővítésére.

“Ebben a munkában egy új eszközt adunk a kvantum rendszerek vizsgálatára,” mondta Raffaele Santagati, a tanulmány vezető szerzője.

Ezt a célt az “eigenstate witness” új koncepcióján alapuló kvantumszimulációs megközelítés bevezetésével érték el, ami megállapítja, hogy egy adott kvantumállapot közel áll-e a rendszer sajátosságához vagy sem.

“A protokollt sikeresen teszteltük a koncepció igazolására egy szilícium kvantum fotonikus chipen. Bemutattuk, hogy kvantum eszközökön rövid távú, realisztikus, összetett rendszereket vagyunk képesek szimulálni,” mondta Jianwei Wang, az egyik kutató a Bristol Egyetemtől.

A kutatók munkáját követően nem sokkal a Kalifornia Egyetem kutatói kísérletileg igazolták a megközelítést. Azonban ők már szupravezető kvantumbiteket használtak ehhez.

A kutatók szerint a kvantum számítógépek az elkövetkező évtizedben el fogják érni azt a szimulációs teljesítményt (200 kvantumbit feletti rendszerek), ami már elképzelhetetlen lenne a mai számítógépekkel.

Forrás: advances.sciencemag.org

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

Ez a weboldal az Akismet szolgáltatását használja a spam kiszűrésére. Tudjunk meg többet arról, hogyan dolgozzák fel a hozzászólásunk adatait..