Najnowszy przełom w obliczeniach kwantowych może utorować drogę złożonym symulacjom, które mówią nam o najwcześniejszych momentach wszechświata i poza nim.
Zespół naukowców z University of Waterloo w Kanadzie twierdzi, że przeprowadził pierwszą symulację barionów (bardzo złożonego typu cząstek subatomowych) na komputerze kwantowym.
Aby osiągnąć ten cel, naukowcy sparowali tradycyjny komputer z maszyną kwantową w chmurze i opracowali od podstaw algorytm kwantowy, który był wystarczająco wydajny pod względem zasobów, aby umożliwić systemowi przejęcie obciążenia.
Do tej pory komputery były w stanie symulować jedynie pierwiastki złożone z barionów (składających się z trzech kwarków), ale artykuł naukowy pokazuje, że możliwe są szczegółowe symulacje kwantowe z wieloma barionami.
Chociaż nauka jest złożona, ogólne znaczenie jest następujące: naukowcy będą w stanie symulować aspekty fizyki całkowicie poza zasięgiem tradycyjnych superkomputerów.
Złożone symulacje kwantowe
Według naukowców przełom ten stanowi decydujący krok w kierunku przezwyciężenia ograniczeń klasycznej informatyki i uświadomienia sobie ogromnego potencjału komputerów kwantowych.
"To ważny krok naprzód: jest to pierwsza symulacja barionowa w komputerze kwantowym" - powiedziała Christine Muschik, wykładowca w Institute for Quantum Computing (IQC). „Zamiast rozbijać cząstki w akceleratorze, komputer kwantowy może pewnego dnia pozwolić nam symulować te interakcje, których używamy do badania pochodzenia wszechświata i nie tylko”.
W szczególności badacze będą mogli symulować złożone teorie mierników sieciowych, które opisują fizykę rzeczywistości. Tak zwane nieabelowe teorie cechowania byłyby szczególnie interesującymi kandydatami do symulacji kwantowych, ponieważ dotyczą stabilności materii we wszechświecie.
Podczas gdy najpotężniejsze tradycyjne komputery są w stanie symulować proste, nieabelowe teorie cechowania, tylko komputer kwantowy (jak to zostało zademonstrowane) może przeprowadzać złożone symulacje niezbędne do ujawnienia wewnętrznego działania wszechświata.
„To, co ekscytuje nas w tych wynikach, to fakt, że teorię można znacznie bardziej skomplikować” – dodał Jinglei Zhang, inny badacz IQC. „Możemy rozważyć symulację materii o wyższych gęstościach, co wykracza poza możliwości konwencjonalnych komputerów. "