Oamenii de știință de la Google au dezvăluit o nouă metodă de „simulare cuantică” care folosește puterea de calcul pentru a imita comportamentul unui sistem cuantic puternic. Ei susțin ei, această abordare ar putea duce la Calculatoare cuantice care poate depăși supercomputerele în termen de cinci ani și poate duce la Descoperiri în descoperirea drogurilor și dezvoltarea bateriei.
Simularea cuantică este un proces în care calculatoarele simulează procesele fizice și sistemele cuantice mari, cum ar fi moleculele complexe. În esență, inginerii simulează procesele fizice care sunt dominate de efectele fizicii cuantice.
Dar acest lucru este dificil de făcut cu computerele clasice, deoarece trebuie să modelați interacțiunea fiecărei particule cu fiecare altă particulă. Deoarece particulele subatomice au o probabilitate de a fi în mai multe stări simultan și pot fi încurcate între ele, complexitatea acestor calcule se strecoară rapid pe măsură ce scalați numărul de particule implicate.
În schimb, Oamenii de știință apelează la calculatoare cuanticeal cărui comportament este deja guvernat de legile Mecanica cuanticăpentru a rezolva problemele. Deoarece fizica cuantică este încorporată în modul în care funcționează aceste sisteme. Dacă Qubits sunt încurcate sau legate împreună în mod corect, ele pot imita sisteme cuantice mai mari, fără a fi nevoie să calculeze în mod explicit fiecare pas în evoluția sistemului.
Acolo intră în joc „simularea cuantică”. Există două tipuri de simulare cuantică. Simularea digitală permite cercetătorilor să pivoteze în mod selectiv între stările cuantice prin încurcarea și dezlănțuirea perechilor de qubit diferite (două qubit -uri încurcate) în serie. Între timp, simularea analogică este mult mai rapidă. Aceasta implică înțelegerea tuturor qubit-urilor dintr-un sistem simultan-dar, deoarece qubit-urile pot fi predispuse la erori, acest lucru crește riscul ca producția simulării să devină zgomot lipsit de sens.
Noua abordare a simulării cuantice, prezentată pe 5 februarie într -un studiu publicat în Jurnal Naturăprofită de ambele opțiuni prin amestecarea simulărilor digitale și analogice într-o singură abordare multi-etape.
Teoria simulării
Această abordare „hibridă” începe cu un strat de simulare digital, unde oamenii de știință folosesc flexibilitatea sistemului pentru a pregăti stările cuantice inițiale ale fiecărei perechi de qubit – alegând cea mai pertinentă poziție de la care să înceapă. În continuare, procesul trece la simularea analogică, care poate evolua spre stările cuantice specifice pe care oamenii de știință doresc să le studieze.
În cele din urmă, procesul trece din nou la o simulare digitală pentru a regla fin și a sondează stările cuantice pentru a rezolva cele mai interesante probleme din fizica simulată.
Noua cercetare înseamnă că calculatoarele cuantice vor depăși probabil supercomputere convenționale în setări practice în următorii cinci ani, Hartmut Nevena spus fondatorul și conducerea Google Quantum AI, într -o declarație prin e -mail. Estimările de timp variază foarte mult, unii care sugerează că acest lucru poate fi cât mai departe de 20 de ani sau realizabil în următorul cuplu.
Oamenii de știință au demonstrat deja că jetoanele cuantice de calcul ale Google, inclusiv Sycamore și nou -lansat Salciepoate depăși cele mai puternice supercomputere – dar până acum doar în evaluarea comparativă. Pentru a obține supremația într -un scenariu practic, oamenii de știință au spus că trebuie să aducă îmbunătățiri suplimentare ale calibrării și preciziei controlului, precum și îmbunătățirea hardware -ului. De asemenea, trebuie să identifice probleme care pot fi rezolvate prin simulare cuantică și sunt prea complexe pentru a se adresa folosind computere clasice.
Cu toate acestea, noua cercetare hibridă permite computerelor cuantice de astăzi să stimuleze capacitățile celor mai rapide supercomputere. Și această abordare hibridă este deja valorificată pentru a face noi descoperiri științifice, pe care oamenii de știință Google le -au obținut în testarea noii lor abordări. De exemplu, în comportamentul magneților, oamenii de știință Google au abordat întrebări despre cum se comportă un magnet atunci când este răcit la temperaturi extrem de scăzute și cum curge energia de la o parte fierbinte la rece.
Abordarea hibridă a fost folosită și pentru a arăta că Mecanismul Kibble-Zurek (KZM) – Un model considerat pe scară largă care prezice unde se formează defecte într -un material – nu a deținut întotdeauna adevărat. În schimb, noua simulare hibridă a dezvăluit o fizică complet nouă. Acesta este un exemplu al tipului de descoperiri pe care se poate aborda simularea cuantică cu abordare hibridă, au spus oamenii de știință.
Comentarii recente