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.
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.
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.
