Квантовый компьютер впервые использовали для моделирования физики высоких энергий

Квантовый компьютер впервые использовали для моделирования физики высоких энергий

Физики из Университета Иннсбрука (Австрия) и Технического университета Мюнхена (Германия) впервые использовали квантовый вычислитель для моделирования физики высоких энергий. С помощью четырехкубитного квантового компьютера авторы выяснили закономерности рождения электрон-позитронных пар из-за флуктуаций вакуума. Исследование опубликовано в журнале Nature, кратко о нем сообщает редакционная заметка журнала.

Ученые моделировали процесс, предсказанный квантовой электродинамикой — превращение энергии электрического поля в вакууме в материю. В результате этого образуются пары частица-античастица: электроны и позитроны. Уравнения квантовой электродинамики, описывающие этот процесс, в общем случае не решаются, однако существует несколько их упрощений, в рамках которых есть возможность вычислить вероятность рождения пар.

В качестве вычислителя физики использовали квантовый компьютер, роль кубитов в котором выполняли четыре иона, захваченные в оптическую ловушку. У каждого из этих ионов есть определенный спин — квантовая характеристика, собственный момент вращения. Эти моменты взаимодействуют между собой определенным образом, поэтому изменяя состояния одного иона мы влияем и на другие частицы — такие заранее предсказуемые изменения состояний можно рассматривать как вычисления.

По словам ученых, вычисления подтвердили предсказания упрощенной модели квантовой электродинамики: чем выше энергия электрического поля, тем быстрее рождаются пары электрон-позитрон. Кроме того физикам удалось исследовать запутанность, возникающую между рожденными частицами — по запутанности между состояниями ионов. Однако, как отмечает Джон Чиаверини из Массачусетского технологического института, в дальнейшем масштабировать такие вычисления будет сложно — это связано с тем, что кубиты были выстроены в ряд. Авторы исследования заявили о своих планах провести вычисления на двумерных (плоских) массивах ионов. 

Одним из интересных применений для квантовых вычислений является моделирование столкновений тяжелых ядер. Классические компьютеры не справляются с этими задачами отмечает Андреас Кронфельд из Fermilab, занимающийся моделированием сильных взаимодействий. Другое направление связано с моделированием конфайнмента. Это явление тоже связано с сильным взаимодействием. Оно не позволяет кваркам — объектам, из которых состоят протоны, нейтроны и другие частицы — существовать поодиночке.

Процессы рождения пар частиц из вакуума ответственны за существования излучения Хокинга, лэмбовского сдвига и поляризацию вакуума. Впервые их пронаблюдали в 1933 году Ирен и Фредерик Жолио-Кюри в камере Вильсона. Источником энергии для рождения электронов и позитронов были гамма-кванты, порождаемые распадом радиоактивных ядер.

Ранее мы сообщали о разработке игрового приложения, моделирующего перемещения ионов в оптической ловушке. Несмотря на то, что приложение полностью построено на квантовой механике, знать ее необязательно. Первые пользователи игры, несмотря на отсутствие знаний физики, продемонстрировали лучшие результаты, чем компьютерные алгоритмы, разработанные учеными. Также IBM недавно открыла доступ к IBM открыла доступ к облачному сервису квантовых вычислений The IBM Quantum Experience.

Владимир Королёв

N+1

Похожие новости:
Компания D-Wave представила новый квантовый компьютер
D-Wave Systems на конференции в Сан-Франциско показал новый квантовый компьютер, содержащий две тысячи кубитов — квантовых аналогов классических битов. Об этом сообщается на сайте компании.По сравнению с предыдущим поколением компьютеров D-Wave 2X в новом устройстве в два раза больше кубитов, а производительность ..
2016-10-01 1877 0 Электроника
0
Ученые создали компьютер с миллионом ядер
Ученые из Стэнфордского инженерного центра по исследованиям турбулентности смогли установить новый рекорд в области вычислительных наук. Они успешно использовали суперкомпьютер с более чем одним миллионом вычислительных ядер, чтобы решить сложные задачи динамики — прогнозирование шума, создаваемого ..
2013-01-30 1523 0 Электроника
0
Квантовый компьютер скоро будет реален
Дэвиду Виндленд (США) и Сержу Гарошу (Франция) присудили Нобелевскую премию по физике - «за новаторские экспериментальные методы, которые позволяют измерять манипуляции отдельных квантовых систем». Представители Института Стандартов и Технологии США считают, что работы их коллеги Виндленда позволяют ..
2012-11-12 1870 0 Электроника
0
D-Wave Systems продали свой квантовый компьютер четвертого поколения
D-Wave Systems анонсировали выпуск коммерческой версии квантового компьютера четвертого поколения D-Wave 2000Q. Фирма также объявила первого покупателя нового устройства, которым стала специализирующаяся в области кибербезопасности компания TDS (Temporal Defense Systems).По сравнению с предыдущим ..
2017-01-29 8489 0 Электроника
0
Google, НАСА и USRA купят мощнейший квантовый компьютер
Компания Google, НАСА, а также USRA (Universities Space Research Association) заключили соглашение с компанией D-Wave Systems о покупке ее мощнейшего квантового компьютера D-Wave 2X. Его планируется установить в совместной лаборатории квантового искусственного интеллекта QAIL (Quantum Artificial Intelligence ..
2015-09-30 2269 0 Электроника
0
Создан квантовый микрочип
Ученые создали многофункциональную фотонную микросхему, по словам ученых, она открывает путь для программируемого квантового процессора, сообщает «ВордАйти». Бристольская команда, впервые, показала, что квантовая цепь может быть сгенерирована и измерена полностью на крошечной кварцевой микросхеме. Они также использовали ту же самую ..
2011-12-13 1925 0 Электроника
2
Физики создали программируемый квантовый компьютер на пяти кубитах
Физики из Объединенного Квантового Института (Мэрилендский Университет, США) впервые продемонстрировали пяти-кубитный масштабируемый квантовый компьютер. Устройство можно запрограммировать для выполнения любых традиционных квантовых алгоритмов. С описанием устройства можно ознакомиться в препринте, опубликованном на arXiv.org, кратко о работе ..
2016-08-07 1627 0 Электроника
0
Google купила квантовый компьютер
Google совместно с аэрокосмическим агентством NASA купила у канадской компании D-Wave Systems квантовый компьютер. На его база будет сформирована лаборатория Quantum Artificial Intelligence Lab (QAUL), которая займется изучением искусственного интеллекта с применением достижений квантовой физики. Систему, которая ..
2013-05-17 1931 0 Электроника
0
Ученые воскресили Ведьму, старейший в мире компьютер
Ученые из Национального музея компьютеров (TNMOC) в Великобритании восстановили массивный, 1950-х годов компьютер, известный как "Ведьма", что делает его старейшим рабочим в мире цифровым компьютером. Как сообщает BBC News, машина впервые была активирована в 1950-х годах, когда ученые использовали ..
2012-11-20 1350 0 Электроника
0
Intel инвестирует в создание квантового компьютера
Компания Intel собралась инвестировать в создание квантового компьютера. Размер денежных вливаний составит 50 миллионов долларов. Об этом сообщается на сайте Организации прикладных исследований в Нидерландах. Разработкой квантового компьютера займутся специалисты Организации прикладных исследований и Делфтского технологического университета ..
2015-09-05 3733 0 Электроника
0
Intel инвестирует в создание квантового компьютера
Компания Intel собралась инвестировать в создание квантового компьютера. Размер денежных вливаний составит 50 миллионов долларов. Об этом сообщается на сайте Организации прикладных исследований в Нидерландах. Разработкой квантового компьютера займутся специалисты Организации прикладных исследований и Делфтского технологического университета ..
2015-09-06 3627 0 Электроника
1
Компания D-Wave создала квантовый компьютер с рекордной производительностью
Компания D-Wave Systems анонсировала выпуск нового квантового компьютера D-Wave 2X и сообщила, что производительность устройства в 600 раз превышает аналогичный показатель обычных (классических) компьютеров. Однако не все эксперты согласны с тем, что изделие фирмы показывает заявленную производительность. Об этом сообщает издание ..
2015-08-22 5200 0 Электроника
1
Китайцы создали сверхкомпактный компьютер
Китайцы продемонстрировали разработанную ими новинку – портативный компьютер, состоящий из складной клавиатуры, микромонитора со встроенным процессором и мыши. Серийное производство сверхкомпактного компьютера запланировано на ближайшее время.Источник: mobilnik.ua ..
2012-01-12 2561 0 Электроника
0
Бесшумный компьютер замаскировали под обогреватель
Мощные компьютеры не только быстро обрабатывают информацию, но и выделяют немало тепла. Эту особенность решил использовать известный дизайнер Джефри Стивенсон. Он создал бесшумный компьютер, работающий без вентилятора и выглядящий как обогреватель. Необычный проект получил название Ayr. Система собрана на базе ..
2013-02-13 1557 0 Электроника
0
Ученые создали самообучающийся фотонный компьютер
Оптический компьютер (или фотонный компьютер) представляет собой устройство, которое использует фотон видимого света или инфракрасные ( ИК ) лучи, а не электрический ток, для выполнения цифровых вычислений. Журнал Nature опубликовал новые результаты испанских ученых  под руководством профессора Дэниела Бруннера, ..
2013-01-18 1972 0 Электроника
0