Компьютеры нашли невозможное решение, победив квантовые технологии в своей игре
Ранее в этом году эксперименты разрушили ожидания, раздвинув границы того, на что, как считалось, были способны классические вычисления. Старомодная двоичная технология не только решила проблему, которая считалась уникальной для квантовой обработки, но и превзошла ее.
Теперь у физиков из Центра вычислительной квантовой физики Института Флэтайрон в США есть объяснение этого подвига, которое может помочь лучше определить границы между двумя радикально разными методами обработки чисел.
Задача включает в себя моделирование динамики так называемой модели Изинга поперечного поля (TFI), которая описывает выравнивание состояний квантового спина между частицами. разбросаны по пространству.
Учитывая характер проблемы, она считалась идеальным объектом для тестирования текущие пределы квантовые вычисления, которые используют математику вероятности ненаблюдаемых частиц, существующих в неопределенном размытом состоянии.
As каким бы успешным ни был этот тест, последующие эксперименты показали, что классические компьютеры тоже могут это сделать.
Согласно Института Флэтайрона Джозеф Тиндалл и Дрис Селс, это возможно благодаря поведению, называемому конфайнментом, при котором чрезвычайно стабильные состояния возникают во взаимосвязанном хаосе неопределенных свойств частиц, что дает классическому компьютеру то, что он может моделировать.
«На самом деле мы не внедряли никаких передовых технологий», — говорит Тиндалл. «Мы объединили множество идей в краткой и элегантной форме, что сделало проблему разрешимой».
Ключом к исследованию было выявление наличия ограничений в модели TFI и их использование. Конфайнмент не является новым явлением, но до сих пор он не был связан с моделью.
Удержание удерживает частицы в меньших кластерах, ограничивая доступную энергию и создавая барьеры для моделей запутанности, которые могут распространяться в системе – тех комбинаций вероятностей, которые характерны для квантовой физики. Это немного похоже на то, как будто нужно решить только один маленький уголок гигантской головоломки, а не всю головоломку.
С помощью серии симуляций и расчетов исследовательская группа смогла продемонстрировать, что классические компьютерные алгоритмы могут описать то, что происходит в модели TFI, только более эффективно и точнее, чем квантовый компьютер. п>
«В этой системе магниты не будут внезапно вскакивать», — говорит Тиндалл. «На самом деле они будут просто колебаться вокруг своего первоначального состояния, даже в очень длительных временных масштабах».
«Это весьма интересно с точки зрения физики, поскольку это означает, что система остается в состоянии, которое имеет очень специфическую структуру, а не просто полностью неупорядочена.»
Результаты устанавливают пределы того, чего ожидать от потенциала квантовых компьютеров; в частности, какие задачи они могут выполнять, которые традиционные вычислительные системы не могут выполнить (теперь мы можем вычеркнуть эту задачу из списка). Однако многое из этого обещания еще предстоит реализовать, и ученые все еще продвигают и подталкивают эти системы, чтобы увидеть, на что они способны.
«Существует некая граница, разделяющая то, что можно сделать с помощью квантовых вычислений, и то, что можно сделать с помощью классических компьютеров», — говорит Тиндалл.
«На данный момент эта граница невероятно размыта. Я думаю, что наша работа поможет прояснить эту границу еще немного».
Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters.
>
