Soyut Fütüristik Kuantum Hesaplama

Yakın tarihli iki makale, gelecekteki kuantum bilgisayarlarındaki algoritmalar hakkında uzun süredir devam eden soruları çözüyor.

Son teorik atılımlar, gelecekteki kuantum bilgisayarlarda kuantum sistemlerini simüle etmenin uygulanabilirliği hakkında uzun süredir devam eden iki soruyu çözerek, daha gelişmiş algoritmaları etkinleştirmek için karmaşıklık analizlerinden gelen zorlukların üstesinden geldi. İki yayında yer alan Los Alamos Ulusal Laboratuvarı’ndaki bir kuantum ekibinin çalışması, kuantum sistemlerinin fiziksel özelliklerinin daha hızlı simülasyon tekniklerine izin verdiğini gösteriyor.

Los Alamos’ta kuantum teorisyeni ve iki makalenin ortak yazarı Rolando Somma, “Kuantum bilgisayarlarda kuantum simülasyonlarının ilk tam ölçekli gösterimi için bu çalışmaya dayalı algoritmalara ihtiyaç duyulacak” dedi.

Düşük enerjili kuantum durumları, daha hızlı kuantum simülasyonunun anahtarıdır

“Düşük enerjili alt uzayda Hamilton simülasyonu” makalesi, bir kuantum simülasyon algoritmasının karmaşıklığının, önceden düşünüldüğü gibi sistemin tüm enerji aralığına değil, ilgili enerji ölçeğine bağlı olduğunu göstermektedir. Aslında, bazı kuantum sistemleri sınırsız enerji durumlarına sahip olabilir, bu nedenle simülasyonlar büyük kuantum bilgisayarlarda bile zorlu olabilir.

Bu yeni araştırma, bir kuantum sistemi yalnızca düşük enerji durumlarını araştırırsa, simülasyonu çökerten hatalar olmadan bir kuantum bilgisayarda düşük karmaşıklıkla simüle edilebileceğini buldu.

Los Alamos’ta teorik fizikçi ve makalenin başyazarı olan Burak Şahinoğlu, “Çalışmamız, kuantum simülasyonlarını gerçeğe daha da yaklaştırmak için gerekli olacak, düşük enerjilerde kuantum simülasyonlarının sistematik bir çalışmasına giden bir yol sağlıyor” dedi. günlük Kuantum Bilgisi, bir Doğa ortağı dergisi.

Somma, “Algoritmanın her adımında asla çok büyük enerjilere kaçamayacağınızı gösteriyoruz” dedi. “Kuantum algoritmanızı yazmanın bir yolu var, böylece her adımdan sonra hala düşük enerjili alt uzayınızda kalırsınız.”

Yazarlar, araştırmalarının geniş bir kuantum sistemleri sınıfı için geçerli olduğunu ve fiziksel olayları düşük enerji durumlarında tanımlayan kuantum alan teorilerini simüle etmede faydalı olacağını söyledi.

Kuantum sistemlerinin hızlı iletilmesi, zaman-enerji belirsizliği ilkesini atlar

Caltech’in eski bir Los Alamos’u olan Shouzhen Gu ile bir işbirliği olan diğer makale, “Hızlı ileri sarma kuantum evrimi”. kuantum hesaplama yaz okulu öğrencisi — yayınlandı Kuantum. Bir kuantum simülasyon algoritmasının, zaman-enerji belirsizliği ilkesi tarafından önerilen sınırlardan daha hızlı ve bazı durumlarda katlanarak daha hızlı çalışabileceği üç kuantum sistemini gösterir.

Somma, “Kuantum mekaniğinde, bir sistemin enerji ölçeklerini ölçerken elde edilebilecek en iyi kesinlik, genel olarak, ölçümün süresinin tersi ile” dedi.

Şahinoğlu, “Ancak bu ilke, tüm kuantum sistemleri, özellikle belirli fiziksel özelliklere sahip olanlar için geçerli değildir” dedi.

Yazarlar, bu ilke atlandığında, bu tür kuantum sistemlerinin kuantum bilgisayarlarda çok verimli bir şekilde simüle edilebileceğini veya hızlı ileri alınabileceğini gösterdi.

Referanslar:

Burak Şahinoğlu ve Rolando D. Somma, 27 Temmuz 2021, “Düşük enerjili alt uzayda Hamilton simülasyonu”, npj Kuantum Bilgisi.
DOI: 10.1038/s41534-021-00451-w

Shouzhen Gu, Rolando D. Somma ve Burak Şahinoğlu, 15 Kasım 2021, “Hızlı ilerleyen kuantum evrimi”, Kuantum.
DOI: 10.22331/q-2021-11-15-577

Finansman: DOE SC HEP, ASCR, Ulusal Kuantum Bilgi Bilimi Araştırma Merkezleri, Kuantum Bilim Merkezi.





#Fiziksel #Özellikler #Kuantum #Simülasyonlarının #Verimliliğini #Artırıyor