Показать меню
12 май 13:32Политика

Квантовый симулятор за два часа решил задачу, занявшую неделю работы мощного вычислительного кластера

Квантовый симулятор за два часа решил задачу, занявшую неделю работы мощного вычислительного кластера

Ученые из Московского физико-технического института, МИСиС, Российского квантового центра, Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана и Всероссийского научно-исследовательского института автоматики имени Н. Л. Духова провели эксперимент, в котором сверхпроводниковые кубиты симулировали передачу фотонов в модели Бозе — Хаббарда. Численное решение модели на классическом компьютере для проверки экспериментальных данных, полученных на симуляторе за два часа, заняло около недели на 138-ядерном вычислительном кластере ВНИИА им. Духова. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters, кратко о полученных результатах сообщила пресс-служба МФТИ.

Сейчас существуют два направления разработки квантовых вычислителей: универсальные квантовые компьютеры, которые смогут выполнять специализированные алгоритмы во много раз быстрее, чем классические аналоги, и квантовые симуляторы, которые создаются специально для решения конкретных задач подобно интегральным схемам специального назначения (ASIC). Реализация универсальных вычислителей — гораздо более сложная инженерная задача, так как требуется обязательно делать алгоритмы коррекции ошибок. Для симуляторов же главное — соответствие физической системе, для которой они создаются.

Доминирующую роль в квантовых вычислителях играют сверхпроводящие кубиты-трансмоны. Многими теоретическими и несколькими экспериментальными работами было показано, что массивы кубитов-трансмонов хорошо подходят и для создания квантовых симуляторов с целью решения проблем физики конденсированного состояния, расчетов макроскопических и микроскопических свойств веществ.

В новом исследовании, проведенном российскими учеными, впервые показано, что линейные массивы сверхпроводящих кубитов-трансмонов могут симулировать передачу фотонов для изучения перехода «сверхпроводник — изолятор» в модели Бозе — Хаббарда. Причем для этого потребовалась сравнительно простая архитектура: подключение кубитов к микроволновым волноводам и проведение прямой спектроскопии пропускания. Эксперимент показал, как именно сверхпроводниковые симуляторы могут помочь решать задачи материаловедения и исследовать не встречающиеся в естественной природе фазы вещества (например, сверхтекучие).

Численное решение модели на классическом компьютере для проверки экспериментальных данных, полученных за два часа, заняло около недели на 138-ядерном вычислительном кластере ВНИИА им. Духова и показало блестящее соответствие между теорией и измерениями. Этот результат, полученный всего лишь на пяти кубитах-трансмонах, показывает, что разработка систем с большим числом кубитов позволит наблюдать поведение моделей, сложность расчета которых лежит далеко за пределами большинства суперкомпьютеров.

Проведенное исследование открывает новые горизонты как в области применения квантовых симуляторов, так и в квантовой оптике многочастичных квантовых систем, продолжая успешные совместные исследования лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ и лаборатории сверхпроводящих метаматериалов МИСиС. Ученые надеются, что дальнейшее сотрудничество позволит разработать, изготовить и исследовать более крупные системы кубитов с необычными свойствами, которые сейчас предсказаны только в теоретических работах.

По материалам: polit
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Введите два слова, показанных на изображении: *
Лента новостей
Эксперты Viatti напомнили 6 простых правил обслуживания шин20:24Предприятие шинного комплекса KAMA TYRES стало победителем конкурса "Потенциал Республики"12:50Торговля серебром: стратегии для частных инвесторов17:42Новая парадигма управления: выводы XV Всероссийского форума по корпоративному управлению19:11VII Сретенская конференция обозначила новые ориентиры для Образа Будущего11:16Главный фестиваль сальсы этой весны соберёт звёзд мировой сцены в Москве01:03Джазовые переложения оркестра Сергея Жилина стали хитом вечера памяти Римского-Корсакова12:43Альтовая домра доказала статус яркого сольного инструмента20:57B2B-платформа Hainago получит 5 млрд рублей от китайского инвестора для развития в России19:04На нижнекамском механическом заводе состоялся конкурс профессионального мастерства15:18Алексей Галкин, генеральный директор ООО «БИТ» о роли СФО в структурировании активов и развитии финансового рынка20:59Команда KAMA TYRES представила творческую программу на фестивале в Татарстане18:30Австралия против ветрогенераторов: как будет развиваться асбестовый скандал?21:17Космическая инфраструктура становится ближе к конечному пользователю11:12Юрий Лужков и развитие спорта: имя политика присвоено легкоатлетическому турниру22:35Феникс Фламм представил книгу об универсальных законах системных кризисов18:32От стресса руководителя к эффективной команде: опыт и практики экспертов форума «Команды № 1»21:46Предприятие шинного комплекса вошло в десятку лидеров ESG-рейтинга RAEX16:25
Популярные новости
Выбор редакции