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

19857Острова как политический побег: от Атлантиды до плавучих государств Питера Тиля 19856Яйца, которые спасли предков млекопитающих от худшего апокалипсиса на Земле? 19855Могут ли омары чувствовать боль, и почему учёные требуют запретить варить их живыми? 19854Премия в $3 млн за первое CRISPR-лечение серповидноклеточной анемии 19853Почему сотрудники игнорируют корпоративное обучение и как это исправить 19852Тинтагель: место силы Артура или красивая легенда? 19851Голоса в голове сказали правду: что происходит, когда галлюцинации ставят диагноз точнее... 19850Куда исчезает информация из чёрных дыр, если они вообще исчезают? 19849Чёрная дыра лебедь Х-1 бросает джеты со скоростью света — но кто ими управляет? 19848Что увидели фотографы над замком Линдисфарн — и почему они закричали? 19847Почему антисептики в больницах могут создавать устойчивых к ним микробов? 19846Правда ли, что курица может жить без головы? 19845Как Оскар Уайльд использовал причёску как оружие против викторианской морали? 19844Назальный спрей против всех вирусов: как далеко зашла наука 19843«Я ещё не осознал, что мы только что сделали»: первая пресс-конференция экипажа Artemis II
Ссылка