Многоуровневые кубиты приспособили для моделирования магнитных материалов
Исследователи из России разработали подход, который позволяет использовать кудиты, многоуровневые вычислительные блоки квантовых компьютеров, для моделирования квантовых магнитных материалов, которые почти невозможно промоделировать при помощи суперкомпьютеров. Об этом ТАСС сообщила пресс-служба НИТУ МИСИС.
«Мы показали, что использование многоуровневых квантовых систем позволяет напрямую и более эффективно моделировать сложные квантовые процессы без необходимости упрощать их до двухуровневых кубитных моделей. Оба предложенных нами подхода позволяют представить модель в виде последовательности операций, пригодных для квантовых процессоров на основе ионных ловушек», — пояснил инженер НИТУ МИСИС Максим Гавреев, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как отмечают ученые, моделирование процессов, протекающих на уровне отдельных атомов и элементарных частиц, взаимодействующих друг с другом, требует огромного количества времени и вычислительных ресурсов. Это в особенности касается расчетов, связанных с изучением поведения многочастичных квантовых систем с большим числом состояний, к числу которых относятся различные экзотические квантовые магнитные материалы.
Квантовые компьютеры позволяют решить многие подобные задачи, однако использование для этих расчетов «обычных» двухуровневых кубитов, простейших вычислительных блоков квантовых компьютеров, налагает существенные накладные расходы на проведение связанных с ними вычислительных операций. Российские ученые обнаружили, что эти вычислительные затраты можно уменьшить, если использовать для расчетов кудиты.
Физики разработали новый квантовый алгоритм и два варианта разложения сложной квантовой динамики на набор простых операций, которые можно выполнить с помощью уже существующих кудитных квантовых процессоров. Оба подхода используют для проведения расчетов особые типы логических операций, адаптированные для работы с кудитными компьютерами. Это позволяет воспроизводить динамику многочастичных квантовых систем на реальных квантовых устройствах, а также выявлять резкие изменения в поведении системы со временем.
«Наши результаты открывают путь к более компактной и точной реализации квантовых симуляций на существующих платформах, что особенно значимо для развития квантовых технологий в ближайшие годы. Важно отметить, что мы предложили оригинальный квантовый алгоритм на основе кудитов», — подытожил директор Института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС Алексей Федоров, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
квантовый компьютерПоделиться
