Квантовые компьютеры только что смоделировали физические процессы, слишком сложные для суперкомпьютеров

Учёные изучают вещество в экстремальных условиях, чтобы раскрыть некоторые из наиболее фундаментальных свойств природы. Стандартная модель физики элементарных частиц содержит уравнения, необходимые для описания этих явлений, но во многих реальных ситуациях, таких как быстро меняющиеся или чрезвычайно плотные среды, эти уравнения становятся слишком сложными даже для самых современных классических суперкомпьютеров.

Квантовые вычисления предлагают многообещающую альтернативу, поскольку в принципе могут представлять и моделировать эти системы гораздо более эффективно. Однако основной проблемой является поиск надёжных методов для установления начального квантового состояния, необходимого для моделирования. В двух новых работах исследователи достигли первого результата: они создали масштабируемые квантовые схемы, способные подготовить начальное состояние столкновения частиц, аналогичное тому, которое создаётся в ускорителях частиц. Их тест сосредоточен на сильных взаимодействиях, описанных Стандартной моделью.

Команда начала с определения необходимых схем для небольших систем с помощью классических компьютеров. Как только эти конструкции были определены, они применили масштабируемую структуру схем для построения гораздо более крупных симуляций непосредственно на квантовом компьютере. Используя квантовое оборудование IBM, они успешно смоделировали ключевые особенности ядерной физики на более чем 100 кубитах.

Эти масштабируемые квантовые алгоритмы открывают возможности для симуляций, которые ранее были недостижимы. Этот подход может быть использован для моделирования вакуумного состояния перед столкновением частиц, физических систем с чрезвычайно высокой плотностью и пучков адронов. Исследователи предполагают, что будущие квантовые