Железо

Квантовые компьютеры помогут понять переход систем из квантового в классическое состояние

Ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории (Los Alamos National Laboratory — LANL) разработали новый алгоритм квантовых вычислений, который обеспечивает более чёткое понимание перехода микрообъектов при их масштабировании от квантового состояния к классическому, что может помочь моделировать системы на стыке квантовых и классических миров, таких как биологические белки, а также решать вопросы о том, как квантовая механика применяется к крупномасштабным объектам.

Белые крестики представляют собой решение простой квантовой задачи, анализируемой с помощью нового квантового алгоритма, разработанного в Лос-Аламосской национальной лаборатории.

Белые крестики представляют собой решение простой квантовой задачи, анализируемой с помощью нового квантового алгоритма, разработанного в Лос-Аламосской национальной лаборатории

«В итоге странные квантовые эффекты исчезают, и система начинает вести себя более классически. «Квантово-классический переход происходит, когда вы добавляете всё больше и больше частиц в квантовую систему», — объясняет Патрик Коулз (Patrick Coles) из группы по изучению физики конденсированных сред и сложных систем в Лос-Аламосской национальной лаборатории. Мы могли бы изучить этот переход при помощи нашего алгоритма и квантового компьютера, состоящего из нескольких сотен кубитов, который, как мы ожидаем, будет доступен в ближайшие несколько лет, исходя из текущего прогресса в данной области». В таких процессах практически невозможно использовать обычный компьютер для изучения квантово-классического перехода.

Для систем, состоящих из нескольких атомов, эта проблема быстро становится неразрешимой. Отвечать на вопросы о квантово-классическом переходе крайне сложно. Белки, например, состоят из длинных цепочек молекул, которые могут стать как важными биологическими компонентами, так и источниками заболевания, в зависимости от того, какую структуру они сформируют. Число уравнений растет экспоненциально с каждым добавленным атомом. Хотя белки могут быть сравнительно большими молекулами, они настолько малы, что квантово-классический переход и алгоритмы, которые могут с ним справиться, становятся крайне важными для попытки понять и предсказать, как именно будет сворачиваться тот или иной белок.

В некоторых случаях они взаимодействуют как крошечные бильярдные шары, а в других они взаимодействуют друг с другом как волны, усиливая или подавляя друг друга за счёт интерференции. Чтобы изучить аспекты квантово-классического перехода на квантовом компьютере, исследователи сначала нуждаются в средствах для определения того, насколько близка квантовая система к классическому поведению, так как квантовые объекты имеют характеристики как частиц, так и волн. К счастью, когда нет каких-либо помех, квантовую систему можно описать используя интуитивно понятные классические вероятности, а не более сложные методы квантовой механики.

Результатом его работы является инструмент, который они могут использовать для поиска классического поведения в квантовых системах и понимания того, каким образом квантовые системы, окружающие нас в повседневной жизни, превращаются в объекты, подчиняющийся законом понятной нам классической физики. Алгоритм разработанный учеными из LANL определяет, насколько близка квантовая система к классическому поведению.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть