Преодолен разрыв между квантовыми симуляторами и квантовыми компьютерами
Исследователю Сколтеха удалось приблизить перспективы квантовых вычислений, сделав открытие, доказывающее универсальный характер их вариационной модели. С помощью него появляется возможность использовать квантовые симуляторы для универсальных вычислений.
Статья опубликована в журнале Physical Review A и была включена в перечень рекомендуемых статей этого издания (Editors’ Suggestion list). Квантовый симулятор должен обладать теми же свойствами, что и квантовая система, для исследования которой он предназначен. Если первые квантовые симуляторы создавались под конкретную задачу без возможности программирования и настройки и имитировали только одну или несколько систем, то в современных квантовых симуляторах предусмотрена возможность изменения настроек и реализованы более широкие функциональные возможности.
В отличие от квантового симулятора, квантовый компьютер, о скором появлении которого так много говорят, представляет собой полностью программируемую квантовую систему. Пока создание полностью программируемого квантового процессора остается трудновыполнимой задачей, а вот частично программируемые шумные квантовые процессоры, способные выполнять короткие квантовые программы, уже используются в ведущих лабораториях по всему миру. Такие квантовые процессоры по своим возможностям уже вплотную приблизились к более привычным квантовым симуляторам.
Несмотря на то, что сегодняшние прототипы квантовых процессоров пока малоуправляемы и имеют высокий уровень шума, они обладают несомненными преимуществами, что было наглядно продемонстрировано специалистами Google и китайскими учеными. Превосходство квантовых вычислений заключается в том, что квантовые процессоры способны решать отдельные задачи намного быстрее, чем лучшие в мире суперкомпьютеры.
Однако добиться превосходства квантовых вычислений удалось лишь при ограниченной программируемости: настройка определенной короткой квантовой программы или схемы возможна только при условии выполнения последующих упрощенных квантовых измерений. Вопрос, который сейчас волнует исследователей во всем мире – до какого предела можно развивать такой упрощенный подход применительно к приложениям, которые помимо квантового превосходства будут обладать еще и реальными, практическими преимуществами?
«Когда же квантовый симулятор превратится в квантовый компьютер? О квантовых процессорах Google и других компаний часто говорят, что они «находятся где-то между специализированным квантовым симулятором и программируемым квантовым компьютером». Google и другие разработчики применили специальный вариационный подход, который заключался в настройке квантовой схемы с целью минимизации функции стоимости, вычисляемой классическими методами.
Как выясняется, такой подход представляет собой универсальную модель квантовых вычислений, а это означает, что для выполнения общих квантовых алгоритмов квантовый симулятор нуждается лишь в некоторых дополнительных настройках управления», – отмечает руководитель Лаборатории квантовой обработки информации доцент Сколтеха Джейкоб Биамонте.
По словам издателей журнала Physical Review A., Биамонте доказал, «что современный вариационный подход к квантовым алгоритмам позволяет создать универсальную модель квантовых вычислений». Издатели также утверждают, что «этот подход позволяет сократить разрыв между ресурсами, необходимыми для универсальных квантовых вычислений, и современными квантовыми процессорами». «Проведенное исследование помогло преодолеть разрыв между программируемым квантовым симулятором и универсальным квантовым компьютером. Вариационный подход позволит реализовывать полноценные квантовые алгоритмы на современных квантовых устройствах», – добавляет Джейкоб Биамонте.
Telegram 
Дзен 
VK Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Новая находка доказывает, что эволюция изобрела как минимум два независимых способа бороться с вирусами. Это открытие кардинально меняет представления о развитии иммунитета и расширяет горизонты для поиска новых лекарств.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно