Rozdíl mezi tradičními počítači a kvantovými počítači se zmenšuje v jejich schopnosti simulovat míchání kvantových informací.
Tým čtyř vědců v Rikenu úspěšně použil dva malé kvantové počítače k simulaci kvantového kusování informací, což je klíčový proces v kvantové informační vědě. Jejich úspěch zdůrazňuje jednu z slibných aplikací, které mohou budoucí kvantové počítače poskytnout.
Ačkoli jsou stále v rané fázi vývoje, kvantové počítače začínají hledat praktická použití. Jak technologie postupuje, očekává se, že transformují výpočetní techniku hlubokým způsobem.
Simulace Scramblingu informací
Jedním slibným použitím pro kvantové počítače je modelování míchání kvantových informací, základního procesu, kde se informace rozptylují v kvantovém systému, od exotických materiálů, jako jsou podivné kovy po extrémní prostředí, jako jsou černé díry.
Když jsou informace nejprve kódovány do jedné oblasti kvantového systému, postupně se zředí různými interakcemi, dokud nejsou distribuovány v celém systému.
Ačkoli informace jsou stále přítomny, rekonstrukce je mnohem obtížnější, protože vyžaduje přístup k celému systému. Černé díry představují nejextrémnější příklad tohoto procesu a působí jako konečné sklízeče kvantových informací.
Získání hlubšího porozumění tomu, jak je škrábající práce nezbytné pro řešení některých z nejhlubších otázek v kvantové fyzice.
„Míchání kvanto-informace je pro nás zajímavé, protože jej můžeme použít k provedení dalších výpočtů, jako jsou výpočty statistické fyziky,“ říká Kazuhiro Seki z Riken Center for Quantum Computing (RQC).
Jedním ze způsobů, jak studovat kvantové manipulace s informacemi, je provádět simulace, což je místo, kde mohou kvantové počítače pomoci, protože jsou vhodnější pro takové simulace než konvenční počítače.
Použití kvantových počítačů 20 qubit
Nyní, Seki a Seiji Yunoki, také RQC a dva spolupracovníci, použili dva kvantové počítače s 20 qubits-kvantový ekvivalent bitů-simulovat kvantové informační míchací obvody.
Pro simulaci vědci použili nejmodernější kvantové počítače přes cloud, které jsou založeny na qubits vytvořených z zachycených iontů. K kvantovému počítači použili k provádění tří simulací, mezi něž patřilo vytvoření míchaného stavu a jeho použití k provádění kvantových statistických mechanických výpočtů.
Zatímco k provádění simulace mohl být použit výkonný konvenční počítač, složitost simulací se blíží k říši, kde budou pro takové výpočty nezbytné kvantové počítače.
„K provádění simulací v této studii jsme použili pouze 20 qubitů,“ říká Yunoki. „Pokud můžeme použít více než 50 qubits k provádění podobných výpočtů, může být pro klasický počítač příliš obtížné zvládnout.“
V únoru 2025 byl v Rikenu nainstalován 20-qubit, zachycený iontový kvantový počítač. „Doufáme, že jej v příštích několika letech upgradujeme, takže bude mít asi 50 qubitů,“ poznamenává Yunoki.
Reference: „Simulace Floquet Scrambling Circuits on Trapped-ion Quantum Computers“ od Kazuhiro Seki, Yuta Kikuchi, Tomoya Hayata a Seiji Yunoki, 10. dubna 2025, Fyzický revizní výzkum.
Doi: 10.1103/PhysRevResearch.7.023032
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
