Ученые взяли «отпечатки пальцев» у шума в квантовых вычислениях

Исследователи постоянно экспериментируют со способами решения проблемы фонового шума в вычислениях квантовых компьютеров. Группа ученых из Чикагского университета и Университета Пердью предложила новый метод: вместо того, чтобы пытаться измерить шум напрямую, они создали его уникальный «отпечаток пальца» на квантовом компьютере.

Новый подход, по их словам, дает возможность использовать шум в интересах исследователей.

«Мы задались вопросом: что нужно сделать, чтобы перестать бороться с шумом и обратить его во благо?» — рассказал Дэвид Мацциотти, профессор кафедры химии Института Джеймса Франка и соавтор исследования.

«Свежий подход»

Квантовые компьютеры основаны на законах поведения частиц на атомном уровне. На этом уровне частицы подчиняются набору очень странных правил: они могут находиться в двух разных состояниях одновременно или даже «запутаться» в пространстве. Ученые надеются использовать квантовые компьютеры для лучшего понимания законов естественного мира.

Но, несмотря на значительный прогресс в технологии квантовых вычислений за последнее десятилетие, вычислительные возможности не оправдали надежд ученых. Многие предполагали, что увеличение количества компьютерных битов — кубитов — поможет смягчить проблему фонового шума. Но, поскольку шум ограничивает точность исследований, ученые до сих пор не смогли выполнить многие из тех вычислений, которые им хотелось бы.

«Мы подумали, что пришло время для нового подхода», — заявил соавтор исследования Сабер Кейс, профессор физики и химии в Университете Пердью.

Раньше ученые пытались понять влияние шума путем прямого измерения шума в каждом «кубите». Но каталогизировать такие дискретные изменения сложно, и, по мнению группы исследователей, это, возможно, не всегда самый эффективный путь.

«Довольно часто в физике легче понять общее поведение системы, чем знать, что делает каждая ее часть. Например, трудно смоделировать, как себя ведет конкретная молекула в стакане воды. Гораздо проще предсказать поведение целого стакана», — рассказал Зихуан Ху, научный сотрудник Университета Пердью.

Они выбрали конкретное вычисление молекулы, демонстрирующей квантовое поведение, и запустили ее симуляцию на квантовом компьютере. Затем они несколько раз изменили настройки и отследили то, как менялся шум.

«Соединив все результаты вместе, мы создали тот самый “отпечаток пальца” шума», — рассказал Мацциотти.

Ху объяснил, что вычисление уже хорошо известной молекулы помогло выявить специфические эффекты шума.

«Мы очень мало знаем о квантовых компьютерах и шуме, но мы очень хорошо знаем, как ведет себя эта молекула при возбуждении», — отметил Ху.

Авторы надеются, что эта информация поможет исследователям разработать новые способы коррекции шума. По словам Мацциотти, она может даже подсказать, как сделать шум полезным.

«Мы до сих пор не знаем точно, для каких задач квантовые компьютеры будут наиболее полезны. Но мы надеемся, что наш взгляд на шум откроет новые возможности для моделирования молекул с помощью квантовых устройств», — заключил Мацциотти.


Читать далее

Посмотрите на первый в мире одноступенчатый орбитальный корабль будущего

Три года ученые считали, что на юге Марса есть вода. Оказалось, это не так

Гиперзвуковой самолет на водороде развивает скорость до 12 Махов. Это почти 15 000 км/ч

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Юпитер оказался не таким, как считали ученые: открытие опровергает гипотезу о гиганте
Космос
Физики придумали, как найти новые измерения в пространстве
Наука
Посмотрите на первое фото кометы C/2024 G3 в России: она прилетает раз в 160 000 лет
Космос
Ученые нашли необычные частицы: их поведение невозможно объяснить обычной физикой
Наука
Байден запретит поставки ИИ-чипов в Россию: что ответила NVIDIA
Новости
300 млрд киловатт-часов: Китай строит крупнейшую в мире гидроэлектростанцию
Новости
Парниковые газы предложили хранить в стенах домов для борьбы с изменением климата
Наука
Ученые разгадали тайну, как древние птерозавры поднялись в воздух
Наука
Эксперимент показал, что фотоны света могут вести себя как частицы темной материи
Наука
ИИ создал крупнейшую базу данных фотографий северного сияния
Наука
Молекулы РНК превратили в «фонарики», чтобы отслеживать их работу в клетке
Наука
Европейский зонд показал северный полюс Меркурия в рекордных деталях
Космос
Посмотрите, как изменится внешний вид людей через 30 лет  
Наука
Посмотрите на первые фото Tesla Model Y без камуфляжа  
Новости
«Тостер» для смартфона обновляет зарядку гаджета за секунды
Новости
Гаджет, который научился читать мысли человека, показали на CES 2025
Новости
Эта камера будет снимать на Луне: Nikon представила прототип на CES 2025  
Новости
Ярчайший гамма-всплеск в истории связали с теорией струн и темной материей  
Новости
Наука в фокусе: кто и зачем делает научно-популярные видеоблоги в России
Кейсы
Telegram раскрыл данные о 2000 пользователях в после ареста Дурова
Новости