Ssylka

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

16950Физический движок в голове: как мозг разделяет твердые предметы и текучие вещества 16949Скрыты ли в нашей днк ключи к лечению ожирения и последствий инсульта? 16948Почему символ американской свободы был приговорен к уничтожению? 16947Рукотворное убежище для исчезающих амфибий 16946Какую тайну хранит жестокая жизнь и загадочная смерть сестер каменного века? 16945Скрывает ли Плутон экваториальный пояс из гигантских ледяных клинков? 16944Взгляд на зарю вселенной телескопом Джеймса Уэбба 16943От сада чудес до протеина из атмосферы 16942Кратковременный сон наяву: научное объяснение пустоты в мыслях 16941Спутники Starlink создают непреднамеренную угрозу для радиоастрономии 16940Аутентификационная чума: бэкдор Plague год оставался невидимым 16939Фиолетовый страж тайских лесов: редкий краб-принцесса явился миру 16938Хроники мангровых лесов: победители фотоконкурса 2025 года 16937Танцевали ли планеты солнечной системы идеальный вальс? 16936Ай-ай: причудливый лемур, проклятый своим пальцем