Прорыв в квантовых вычислениях: успешное моделирование рассеяния частиц

Международная группа ученых из Национальной лаборатории имени Лоуренса Ливермора (LLNL), InQubator for Quantum Simulations и Университета Тренто достигла значительного прогресса в использовании квантовых компьютеров для моделирования процессов рассеяния частиц. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review C.
Прорыв в квантовых вычислениях: успешное моделирование рассеяния частиц
Изображение носит иллюстративный характер

Рассеяние частиц – фундаментальное явление, наблюдаемое как в повседневной жизни при столкновении бильярдных шаров, так и в космических масштабах, где сталкивающиеся атомные ядра питают звезды и создают тяжелые элементы. Понимание процессов рассеяния критически важно для раскрытия фундаментальных сил, управляющих Вселенной.

Исследовательская группа разработала алгоритм для квантового компьютера, способный точно моделировать нерелятивистское упругое рассеяние – процесс, при котором частица-снаряд движется значительно медленнее скорости света и отскакивает от неподвижной мишени без потери энергии.

София Кваглиони, ученый из LLNL, подчеркивает: «Эксперименты по рассеянию помогают нам исследовать фундаментальные частицы и их взаимодействия». Рассеяние частиц в веществе позволяет понять, как организована материя на микроскопическом уровне.

Традиционные компьютеры сталкиваются с серьезными ограничениями при моделировании процессов рассеяния. По словам Кайла Вендта из LLNL, «моделирование на основе микроскопической физики для ядер, участвующих в звездных взрывах, потребовало бы суперкомпьютера размером с Луну». Квантовые компьютеры способны кодировать и обрабатывать больше информации, делая их идеальными для таких симуляций.

Разработанный алгоритм работает, отслеживая столкновение частиц шаг за шагом, используя детектор и вариационный метод. Учитывая волновую природу частиц в квантовой механике, алгоритм измеряет сдвиг положения волны в её цикле, создавая и варьируя «волну-детектор» до совпадения с волной рассеянных частиц.

Алгоритм прошел успешное тестирование сначала на классическом компьютере, а затем на квантовых процессорах IBM. Особенно важно, что использованный вариационный метод показал устойчивость к шумам в современном квантовом оборудовании, открывая путь к более сложным симуляциям в будущем.

Хотя метод был продемонстрирован для простейшего случая нерелятивистского упругого рассеяния, он может быть расширен для моделирования более сложных процессов, недоступных даже самым мощным классическим суперкомпьютерам при работе с большим количеством частиц.


Новое на сайте

20072Эффект красоты решает исход собеседования до первых слов 20069Как черта характера крадёт деньги на переговорах 20068Карточная игра против главной дисфункции команды 20066Фотосинтез в глазах мышей: возможно ли это без превращения в растение? 20065СПКЯ стало СПМЯ: почему переименование болезни, затрагивающей миллионы женщин, заняло так... 20064Почему великая пирамида Гизы пережила все землетрясения за 4500 лет 20063Генетика Homo erectus: что зубная эмаль рассказала о наших предках 20062Кости в бухте Эребус: что кости моряков Франклина рассказывают спустя полтора века 20061Крупнейший плавучий ветрогенератор в мире: Китай испытывает установку у берегов Шанхая 20060Карие глаза младенца стали индиго после лечения от COVID-19 20058Почему серебряная чаша с Афиной пролежала в немецком лесу две тысячи лет? 20057Дыра в атмосфере солнца: вспышка достигла пика и может зажечь полярное сияние 20056Динго возрастом 950 лет: кто и зачем кормил могилу животного сотни лет?
Ссылка