Քվանտային համակարգիչը մասնիկների բախման ժամանակ էներգիայի նյութի վերածվելու գործընթաց է մոդելավորել

Ֆիզիկոսների թիմը թվային քվանտային պրոցեսորի միջոցով մոդելավորել է բախման ժամանակ կինետիկ էներգիայի նոր մասնիկների վերածվելու գործընթացը, որը բնության ամենահիմնարար երևույթներից է։ Սա կարևոր քայլ է քվանտային հաշվարկների և բարձր էներգիաների ֆիզիկայի միավորման ճանապարհին։

Սեպտեմբերի 11-ին Nature Physics ամսագրում հրապարակված հետազոտությունը իրականացվել է Կալիֆոռնիայի տեխնոլոգիական ինստիտուտի (Caltech) գիտնականներ Ռոլանդ Ֆարելի և Ջոն Պրեսկիլի, ինչպես նաև Վաշինգտոնի համալսարանի ներկայացուցիչներ Նիկիտա Զեմլևսկու և Մարկ Իլյայի կողմից։ IBM-ի ↘ 0.85% ibm_marrakesh պրոցեսորի 104 քյուբիթների վրա գործարկված փորձը, որն օգտագործել է մինչև 5,589 երկքյուբիթանոց դարպաս, ցրման դինամիկայի ամենախորը քվանտային մոդելավորումներից մեկն է:bioengineer+2

Ինչպես էներգիան նյութի վերածվեց չիպի վրա

Թիմը մոդելավորել է բախումները միաչափ Իզինգի դաշտի տեսության շրջանակներում, որը փոխազդող մասնիկների պարզեցված, բայց ֆիզիկապես հարուստ մոդել է։ Երկու քվանտային ալիքային փաթեթներ, որոնցից յուրաքանչյուրը կոդավորում էր տեսության ամենաթեթև մասնիկը, ուղղվել են միմյանց ընդառաջ։ Բախումից հետո հետազոտողները չափել են էներգիայի խտության ասիմետրիան, որը թույլ է տալիս տարբերակել առաձգական ցրումը, երբ մասնիկները պարզապես հետ են ցատկում, և ոչ առաձգական իրադարձությունները, երբ նոր նյութ է ստեղծվում:scienmag+1

Չափումները ցույց են տվել վերջնական վիճակ, որը պարունակում է մեկ թեթև և մեկ ծանր մասնիկ. կոնֆիգուրացիա, որը հնարավոր է միայն այն դեպքում, եթե բախման կինետիկ էներգիան վերածվել է լրացուցիչ մասնիկային զանգվածի։ Ցածր էներգիաների դեպքում դինամիկան մնացել է առաձգական, իսկ ավելի բարձր էներգիաների դեպքում բացվել է ոչ առաձգական ուղին, և ասիմետրիայի ազդանշանը հստակ երևացել է:bioengineer+2

Մասնիկների ֆիզիկայի մասշտաբավորվող գործիքակազմ

Այս առաջընթացի հիմքում քվանտային սարքավորումների վրա իրատեսական ցրման վիճակներ պատրաստելու նոր ալգորիթմն է։ Նախկին մեթոդները պահանջում էին շղթայի խորություն, որն աճում էր ալիքային փաթեթի չափի հետ, ինչը արագորեն անիրագործելի էր դառնում աղմկոտ սարքերի վրա։ Նոր մոտեցումը օգտագործում է W-վիճակներ՝ բազմակողմանիորեն խճճված վիճակներ՝ զուգակցված միջշղթայական չափումների և ուղղորդող գործողությունների հետ։ Սա պատրաստման շղթայի խորությունը դարձնում է անկախ ալիքային փաթեթի տարածական ծավալից, մի հատկություն, որը հեղինակները նկարագրում են որպես «գերէքսպոնենցիալ բարելավում» նախորդ տեխնիկաների համեմատ:bioengineer+1

Հետազոտողները ցույց են տվել իրենց մեթոդի բազմակողմանիությունը՝ կառուցելով շղթաներ այլ տեսությունների համար, ներառյալ քվանտային էլեկտրադինամիկայի Շվինգերի մոդելը և երկչափ Իզինգի դաշտի տեսությունը։ Այս հետազոտության վերջնական նպատակը քվանտային քրոմոդինամիկան է՝ քվարկների և գլյուոնների տեսությունը, որտեղ հադրոնների արտադրության նման ոչ առաձգական գործընթացները կենտրոնական տեղ են զբաղեցնում արագացուցիչային ֆիզիկայում:bioengineer

Նախազգուշացումներ և հեռանկարներ

Մոդելավորված տեսությունը մնում է միաչափ, և փորձը հիմնված էր սխալների մեղմացման, այլ ոչ թե լիարժեք քվանտային սխալների ուղղման վրա։ Ավելի բարձր չափողականության տեսություններին մոտեցումը տարածելը և արագացուցիչների փորձարարական տվյալներին համեմատելի ճշգրտության հասնելը դեռևս առջևում են։ Այնուամենայնիվ, այն փաստը, որ աղմկոտ քվանտային պրոցեսորը կարող է ականատես լինել էներգիայի նյութի վերածվելուն քվանտային դաշտի տեսության մեջ, հուշում է, որ ապագայի ավելի հզոր մեքենաները կարող են լուծել իրական ժամանակի ցրման խնդիրներ, որոնք անհասանելի են դասական համակարգիչների համար:nature+2