Квантовые симуляции — реализации квантовых систем при помощи программируемых устройств — доказали свою практическую ценность в оценке потенциала квантовых компьютеров, пишет Phys.org. Один из таких подходов — квантовая нормализация (или отжиг), процесс оптимизации, основанный на регулируемых квантовых флуктуациях.

«Когерентная нормализация — это то, что мы давно хотели показать, — сказал Эндрю Кинг, один из исследователей. — Она позволяет нам сравнить поведение нашей программируемой квантовой системы с идеальной динамикой Шредингера, получить надежные доказательства „квантовости“ и стандарт этой „квантовости“. Одномерная цепь идеально для этого подходит, потому что имеет хорошо известное решение в замкнутом виде, то есть мы можем решить задачу классически, без исчерпывающей симуляции квантовой динамики — трудно решаемой проблемы, в целом».

Квантовая симуляция одномерной цепи Изинга выполнялась и прежде, однако вариант группы Кинга первый, который был проведен с помощью квантового компьютера с алгоритмом нормализации. Вдобавок, исследователи смогли реализовать состояния большего размера и большей корреляции, чем удавалось их коллегам в прошлом.

Из-за большей скорости, которой достигла система, ее авторам пришлось установить более строгие требования к аппаратному обеспечению и использовать новые программные методы. Это, в конечном счете, позволило им идеально синхронизировать две тысячи кубитов в системе.

Следующим этапом станет исследование результатов эксперимента при помощи когерентной нормализации, которое объяснит в подробностях роль квантовой критической динамики в оптимизации квантового отжига.

Миллионы квантовых битов необходимы квантовым компьютерам, чтобы они начали приносить пользу людям, тогда как современные прототипы оперируют десятками. Проблема в том, что кубиты вынуждены располагаться на чипе слишком близко друг к другу, поэтому квантовые чипы не получается масштабировать. Важный шаг к преодолению этого препятствия сделали исследователи из Германии.