Kredit:CC0 Public Domain
En färdplan för den framtida inriktningen av kvantsimulering har fastställts i en artikel som är medförfattare vid University of Strathclyde.
Kvantdatorer är enormt kraftfulla enheter med en kapacitet för hastighet och beräkningar som ligger långt bortom räckhåll för klassisk, eller binär, datoranvändning. Istället för ett binärt system med nollor och ettor, fungerar det genom superpositioner, som kan vara nollor, ettor eller båda samtidigt.
Den ständigt utvecklande utvecklingen av kvantberäkning har nått den punkt att ha en fördel gentemot klassiska datorer för ett konstgjort problem. Det kan ha framtida tillämpningar inom ett brett spektrum av områden. En lovande klass av problem involverar simulering av kvantsystem, med potentiella tillämpningar som att utveckla material för batterier, industriell katalys och kvävefixering.
Tidningen, publicerad i Nature , utforskar möjligheter på kort och medellång sikt för kvantsimulering på analoga och digitala plattformar för att hjälpa till att utvärdera potentialen i detta område. Den har skrivits tillsammans av forskare från Strathclyde, Max Planck Institute of Quantum Optics, Ludwig Maximilians University i München, Münchens centrum för kvantvetenskap och teknologi, universitetet i Innsbruck, institutet för kvantoptik och kvantinformation vid Österrikiska akademin of Sciences och Microsoft Corporation.
Professor Andrew Daley, vid Strathclydes institution för fysik, är huvudförfattare till tidningen. Han säger att "det har skett en hel del spännande framsteg inom analog och digital kvantsimulering de senaste åren, och kvantsimulering är ett av de mest lovande områdena inom kvantinformationsbehandling. Det är redan ganska moget, både när det gäller algoritmutveckling , och i tillgången till betydligt avancerade analoga kvantsimuleringsexperiment internationellt."
"I datorhistorien har klassisk analog och digital datoranvändning samexisterat i mer än ett halvt sekel, med en gradvis övergång till digital datoranvändning, och vi förväntar oss att samma sak ska hända med framväxten av kvantsimulering."
"Som ett nästa steg i utvecklingen av denna teknik är det nu viktigt att diskutera "praktisk kvantfördel", den punkt då kvantenheter kommer att lösa problem av praktiskt intresse som inte går att hantera för traditionella superdatorer."
"Många av de mest lovande kortsiktiga tillämpningarna av kvantdatorer faller under paraplyet av kvantsimulering:modellering av kvantegenskaperna hos mikroskopiska partiklar som är direkt relevanta för att förstå modern materialvetenskap, högenergifysik och kvantkemi."
"Kvantsimulering borde vara möjlig i framtiden på feltoleranta digitala kvantdatorer med mer flexibilitet och precision, men det kan också göras redan idag för specifika modeller genom analoga kvantsimulatorer för speciella ändamål. Detta sker på ett analogt sätt med studien av aerodynamik, som kan utföras antingen i en vindtunnel eller genom simuleringar på en digital dator. Där aerodynamik ofta använder en mindre skallig modell för att förstå något stort, tar analoga kvantsimulatorer ofta en större modell för att förstå något ännu mindre."
"Analoga kvantsimulatorer går nu från att tillhandahålla kvalitativa demonstrationer av fysiska fenomen till att tillhandahålla kvantitativa lösningar för inhemska problem. En särskilt spännande väg framåt på kort sikt är utvecklingen av en rad programmerbara kvantsimulatorer som hybridiserar digitala och analoga tekniker. Detta har stor betydelse. potential eftersom den kombinerar de bästa fördelarna från båda sidor genom att använda de inhemska analoga operationerna för att producera mycket intrasslade tillstånd." + Utforska vidare
