«Квантовая физика — это фундаментальная теория природы, ведущая к формированию молекул и материи вокруг нас, — сказал Пуян Гаэми, один из авторов работы. — Уже известно, что когда у нас есть макроскопическое число квантовых частиц, таких как электроны в металле, которые взаимодействуют друг с другом, то возникают новые феномены, такие как сверхпроводимость». Однако, до сих пор инструменты для изучения систем с большими числами взаимодействующих квантовых частиц и их свойств были крайне ограничены, пишет Phys.org.

Группа ученых разработала алгоритм, который может быть использован для изучения класса многоэлектронных квантовых систем при помощи квантовых компьютеров. Он открывает новый метод использования квантовых устройств для исследования проблем, слишком сложных для классических компьютеров.

Алгоритм, представленный Гаэми и его коллегами, эффективно генерирует многочастное состояние, эквивалентное дробному квантовому эффекту Холла на квантовом компьютере в цифровом виде. Он использует только квантовые вентили в качестве соседних кубитов в квази-одномерном пространстве, а его глубина цепи линейна в ряде кубитов. Ученые идентифицировали функции корреляции, которые служат признаками эффекта Лафлина, и описали возможность его получения на квантовом компьютере.

Исследование открывает путь для многих важных отраслей приложения научной мысли, в том числе, для квантового моделирования неравновесной динамики и сплетения квазичастиц в квантовых эффектах Холла.

В конце лета команда Google AI Quantum сообщила об успешном проведении квантовой симуляции химической реакции на 54-кубитном компьютере Sycamore. Компьютер создал модель молекулы диазена, состоящей из двух атомов азота и двух атомов водорода и выполнил реакцию, в которой два атома водорода принимают различные положения вокруг азота.