Квантовые гиперхаосы могут помочь в разработке более совершенных квантовых компьютеров

Квантовые вычисления могут быть неприятностью, но важное свойство этого беспорядка действительно помогает в разработке полезных устройств. Это открытие исследований поведения кубитов, предполагающих, что их хаотическая природа может быть более предсказуемой, чем ожидалось.

Квантовые компьютеры используют кубиты в качестве основной единицы памяти, так же как традиционные компьютеры используют биты. Разница в том, что бит может существовать только в одном из двух состояний (1 или 0), тогда как кубит может быть комбинацией двух состояний. Когда кубиты сгруппированы вместе, как в чипе квантового компьютера, каждый кубит может колебаться между различными значениями и демонстрировать хаотическое поведение. Это делает изменения в конечном состоянии непредсказуемыми.

Александр Загоскин и его коллеги из Университета Лафборо в Соединенном Королевстве смоделировали это хаотическое поведение в нескольких типах квантовых вычислительных систем. Они обнаружили, что системы из 5 кубитов и выше демонстрируют хаос, а также гиперхаос, что делает их поведение еще более непредсказуемым.

“Хаос возникает, когда небольшое различие в начальных условиях приводит к более быстрому изменению орбиты системы”, — сказал Загоскин. “В гиперхаосе орбиты разделены во многих направлениях”.

Однако вы можете восстановить хаотическую динамику вашей системы, изменив характеристики энергии, поступающей в вашу систему. Это позволяет hyperchaos служить генератором случайных чисел, одним из первых потенциальных применений квантовых компьютеров.

Но что еще более важно, исследователи обнаружили, что добавление кубитов не увеличивало гиперхаос системы экспоненциально, как ожидалось. Вместо этого он растет линейно — каждый локоть добавляет еще один слой хаоса. Если добавление кубитов приведет к хаотическому поведению, систему будет легче описать математически.

“Эта система представляет собой очень новое и нетривиальное квантовое явление, которого мы никогда раньше не видели”, — сказал Сиро Кавабата из Национального института передовых промышленных наук и технологий. “В этом смысле эту систему можно рассматривать как новый тип квантового моделирования,” квантовое моделирование хаоса”. “

Трудно смоделировать квантовое поведение на традиционном компьютере. Если вы можете точно смоделировать множество кубитов с помощью классического компьютера, вам не нужен квантовый компьютер.

“Мы можем рассчитать, как ведет себя небольшая группа кубитов, но мы не можем извлечь из этой информации, как на самом деле ведет себя большая группа кубитов.“

По словам Загоскина, эта задача помогает моделировать не детали больших групп кубитов, а то, как кубиты являются общими, например, как управлять системой, чтобы минимизировать хаос. Может помочь вам понять, как это работает. Он сравнивает это с созданием модели самолета в процессе проектирования реального самолета. Это работает не так точно, как в жизни, но все равно помогает ориентироваться в дизайне. наконец.

Понимание того, когда и как возникает гиперхаос, чрезвычайно ценно для проектирования и моделирования будущих крупномасштабных квантовых компьютеров. Исследователи уже начали тестирование следующего этапа, теоретических исследований, на реальных квантовых компьютерах.

Автор записи
. Top.Mail.Ru