Kvantdator som används i detta arbete. a, sektion av Quantinuum H1-1-ytfällan med segmenterad elektrod, som visar fem grindzoner i lila (750 μm breda jonkristallomfattningar och laserstrålemidjor är inte skalenliga). Datorn fungerar på samma sätt som den som beskrivs på annat håll (förutom med parallellportdrift över de tre centrala gate-zonerna (G2–G4)), med 171Yb+ qubitjoner (gröna) och 138Ba+ kylvätskejoner (vita) lagrade i båda tvåjonerna eller fyrjonskristaller. Godtycklig parning av qubits uppnås genom att transportera joner längs den linjära radiofrekvensnullen (streckad linje) 70 μm över ytan. b, Sympatisk marktillståndskylning följt av vår två-qubit, fasokänsliga Mølmer–Sørenson-grind implementeras parallellt över G2–G4 på Yb–Ba–Ba–Yb-kristallkonfigurationer. Varje kristall är ungefär 8 μm i omfattning, och kyl- och gatelasrarna (våglängder, 493 respektive 368 nm) har nominella strålmidjor på 17,5 μm. c, Typiska (det vill säga representativa under dataupptagningens varaktighet) genomsnittliga trovärdighet för enkel-qubit (SQ) grindar, två-qubit (TQ) grindar och kombinerad tillståndsförberedelse och mätning (SPAM) som utförs via randomiserad benchmarking. Kredit:Naturfysik (2022). DOI:10.1038/s41567-022-01689-7
Ett team av forskare vid Quantinuum, som arbetar med en kollega vid University of Texas, Austin, har utvecklat ett sätt att simulera oändligt många kaotiska partiklar med hjälp av en kvantdator som körs med ett begränsat antal qubits. I deras artikel publicerad i tidskriften Nature Physics , beskriver gruppen sin teknik.
För att lära sig mer om hur molekyler beter sig i material har forskare kommit på strategier för att simulera deras beteende på en dator. Sådana försök har fungerat bra med enkla operationer men har stött på problem vid simulering av komplexitet, såsom en oändligt lång rad av interagerande partiklar under en given tidsperiod. Försök med traditionella superdatorer har kört fast, och forskare har teoretiserat att en kvantdator skulle kunna göra jobbet ganska bra. I denna nya ansträngning har forskarna funnit att det verkligen är fallet.
Forskarna hävdar att nyckeln till att köra en algoritm som kan hantera ett sådant problem kom ner till en design som inte bara utförde de operationer som behövdes för att köra simuleringen utan också för att lägga till kod som skulle tillåta en sådan simulering att köras med väldigt få qubits. När de väl hade en algoritm som de trodde skulle fungera vände sig teamet till hårdvaran. De valde en maskin som använde qubits representerade av ytterbiumatomer – och de ändrade antalet qubits som kördes från tre till 11.
Forskarna fann att de kunde köra sin algoritm med ett så litet antal qubits eftersom de byggde in ett system som återvinner qubits - när en qubit användes återställdes de som redan hade använts till sitt ursprungliga tillstånd och sedan används igen — en teknik som kallas holografisk dynamik. Denna process upprepades när simuleringen kördes. För att testa systemet körde forskarna en simulering av en process som redan hade verifierats med andra tekniker. Teamet planerar att testa systemet med en simulering som inte kan demonstreras med en konventionell superdator. + Utforska vidare
© 2022 Science X Network
