Квантовый компьютер впервые использовали для моделирования физики высоких энергий

      Комментарии к записи Квантовый компьютер впервые использовали для моделирования физики высоких энергий отключены

Квантовый компьютер впервые использовали для моделирования физики высоких энергий

Физики из Университета Иннсбрука (Австрия) и Технического университета Мюнхена (Германия) в первый раз применяли квантовый вычислитель для моделирования физики высоких энергий. Посредством четырехкубитного квантового компьютера авторы узнали закономерности рождения электрон-позитронных пар из-за флуктуаций вакуума. Изучение размещено в издании Nature, коротко о нем информирует редакционная заметка издания.

Ученые моделировали процесс, предсказанный квантовой электродинамикой — превращение энергии электрического поля в вакууме в материю. В следствии этого образуются пары частица-античастица: позитроны и электроны. Уравнения квантовой электродинамики, обрисовывающие данный процесс, в общем случае не решаются, но существует пара их упрощений, в рамках которых имеется возможность вычислить возможность рождения пар.

В качестве вычислителя физики применяли квантовый компьютер, роль кубитов в котором делали четыре иона, захваченные в оптическую ловушку. У каждого из этих ионов имеется определенный спин — квантовая черта, личный момент вращения. Эти моменты взаимодействуют между собой в некотором роде, исходя из этого изменяя состояния одного иона мы воздействуем и на другие частицы — такие заблаговременно предсказуемые трансформации состояний возможно разглядывать как вычисления.

Оптическая ловушка, в которой размешались четыре кубита квантового компьютера. Institut fur Experimentalphysik

Так, возможно задать программу для моделирования рождения пары частица-античастица в виде определенной последовательности трансформаций спинов. В опыте для этого употребляются строго определенные импульсы лазера. «Программа» написанная авторами включала в себя 100 шагов вычислений — миллисекундных импульсов лазера. По окончании ее окончания ученые считывали состояния ионов — они и были результатами вычислений.

Добрая половина ионов относилась к состоянию электрона, добрая половина — к состоянию позитрона.

Сравнение предсказаний квантового компьютера (слева) с хорошими вычислениями (справа). Esteban A. Martinez et al. / Nature, 2016

По словам ученых, вычисления подтвердили предсказания упрощенной модели квантовой электродинамики: чем выше энергия электрического поля, тем стремительнее рождаются пары электрон-позитрон. Помимо этого физикам удалось изучить запутанность, появляющуюся между рожденными частицами — по запутанности между состояниями ионов.

Но, как отмечает Джон Чиаверини из Массачусетского технологического университета, в будущем масштабировать такие вычисления будет сложно — это связано с тем, что кубиты были выстроены в ряд. Авторы изучения заявили о собственных замыслах совершить вычисления на двумерных (плоских) массивах ионов. 

Одним из увлекательных применений для квантовых вычислений есть моделирование столкновений тяжелых ядер. Хорошие компьютеры не справляются с этими задачами отмечает Андреас Кронфельд из Fermilab, занимающийся моделированием сильных сотрудничеств. Второе направление связано с моделированием конфайнмента.

Это явление также связано с сильным сотрудничеством. Оно не разрешает кваркам — объектам, из которых состоят протоны, другие частицы и нейтроны — существовать поодиночке.

Процессы рождения пар частиц из вакуума важны за существования излучения Хокинга, поляризацию вакуума и лэмбовский сдвига. В первый раз их пронаблюдали в 1933 году Ирен и Фредерик Жолио-Кюри в камере Вильсона. Источником энергии для позитронов и рождения электронов были гамма-кванты, порождаемые распадом радиоактивных ядер.

Ранее мы информировали о разработке игрового приложения, моделирующего перемещения ионов в оптической ловушке. Не обращая внимания на то, что приложение всецело выстроено на квантовой механике, знать ее необязательно. Первые пользователи игры, не обращая внимания на отсутствие знаний физики, показали отличных показателей, чем компьютерные методы, созданные учеными.

Кроме этого IBM сравнительно не так давно открыла доступ к облачному сервису квантовых вычислений The IBM Quantum Experience.

Создатель: Владимир Королёв

noslēpumi


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: