Физики проследили фазовый переход магии в квантовой системе

Квантовый компьютер, на котором проводились эксперименты.
Квантовый компьютер, на котором проводились эксперименты.

• То, насколько классический компьютер сможет воссоздать определенное квантовое состояние, описывается свойством под названием «магия». Ученые из США выяснили, существует ли резкий переход между состоянием «можем обойтись обычным компьютером» и «подойдет только квантовый».

• Стабилизаторные состояния — класс квантовых состояний, поддающийся эффективному моделированию на классических компьютерах. Свойство «магии» в квантовой механике — характеристика квантовых состояний, описывающая степень их отклонения от стабилизаторных состояний.

• Магия делает квантовые состояния трудными для моделирования, но в то же время необходима для реализации универсальных и устойчивых к ошибкам квантовых вычислений. Понимание отвечающих за это свойств механизмов значительно улучшит характеристики квантовых компьютеров. Авторы нового исследования ранее опубликовали статью, в которой показали существование фазового перехода в запутанности системы. Они выявили, что в зависимости от частоты измерений фазовое состояние квантовой системы может сохранять или разрушать запутанность.

• «Суперпозиции и запутанности оказывается недостаточно, чтобы сделать квантовые компьютеры более мощными, чем классические. Чтобы достичь преимущества, необходим еще один компонент — магия, или отклонение от стабилизаторного состояния. Если в квантовой системе нет магии, ее можно смоделировать на классическом компьютере, но это делает квантовый компьютер избыточным. Лишь при наличии значительного количества магии можно превзойти возможности классического компьютера», — объяснил Прадип Нироула (Pradeep Niroula), первый автор новой научной работы. • Квантовый вентиль, родственник логического вентиля в классических компьютерах, воздействует на кубиты и стремится создавать запутанность между ними, тогда как измерение одного из этих кубитов разрушает ее. Если добавить в квантовую схему несколько вентилей, можно проводить измерения в случайных местах и контролировать распределение запутанности в системе. Ученые знают, что при малом количестве измерений вся квантовая система оказывается запутанной. Напротив, при слишком частых измерениях запутанность подавляется. Если же постепенно увеличивать частоту измерений, запутанность резко совершает фазовый переход от высокой к почти нулевой. На этот раз ученые исследовали, существует ли фазовый переход в магии. Им удалось показать, что код, предназначенный для защиты квантовой информации от ошибок, с точки зрения магии демонстрирует явный фазовый переход из состояния «есть магия» в состояние «нет магии» без промежуточных этапов. Исследование опубликовано в журнале Nature Physics.

Вид на квантовый компьютер сбоку
Вид на квантовый компьютер сбоку

• Измерения также уничтожают магию, но для ее контролируемого добавления в систему необходимо выполнять малые изменения состояния кубитов. Изменения квантового состояния кубита называют поворотом, потому что оно теоретически описывается в трехмерной системе координат. Физики использовали схему управления магией в случайном стабилизаторном коде через когерентные ошибки. Такие ошибки предсказуемы, постоянны и являются последствием эволюции квантовых состояний. В эксперименте измерения в некоторых случаях уничтожали магию, возвращая состояния к стабилизаторным, а иногда оставляли магию неизменной. Конкурирующими силами в квантовых компьютерах оказались «количество измерений» и «угол вращения кубитов». • Ученые обнаружили, что при фиксированной скорости проведения измерений можно изменить угол вращения и перейти из фазы с высокой концентрацией магии в фазу без нее вообще. Авторы научной работы провели серию численных симуляций и показали, что фазовый переход магии действительно происходит, а затем проверили эту гипотезу экспериментально, используя реальные квантовые схемы. Эксперименты подтвердили симуляции.

• «Мы наблюдали признак фазового перехода даже на фоне шума в системе. Наша работа открывает фазовый переход в магии. В прошлых исследованиях уже были обнаружены другие переходы в запутанности и зарядах, что поднимает вопрос: могут ли и другие ресурсы демонстрировать аналогичные переходы? Относятся ли они к какому-то универсальному типу переходов? Можем ли мы применить это знание для создания устойчивых к помехам квантовых компьютеров?» — отметил Неурула. Наличие перехода может указывать на существование более общей теории, применимой к разным квантовым свойствам.

2121
33
11
11
18 комментариев

Короче, в комп они засунули некоторую функцию, о ее текущем состоянии изначально неизвестно. Начали измерять, сначала редко - неизвестное состояние сохранялось. Потом начали частить измерения и хоба - больше ничего неизвестного в функции нет, она теперь полностью в известном состоянии.
Ну короче, мы в матрице. Просто не цифровой, а математически-энергетической, завернутой в трехмерность.

6
Ответить

много читать, не осилю(

5
Ответить

)

3
Ответить

Столько уже видосов про квантовый комп и механику посмотрел, только пока нифига и не понял, Алексей Фёдоров наш квантовый гений который лично квантовый комп настраивает или Семихатов теоретик вроде пытаются на пальцах разжевать, но чёт пока не врубаюсь, буду дальше их смотреть.

2
Ответить

Да потому что это граничная область знаний про которую и самим разработчикам технологии мало чего понятно, плюс на это накладывается контринтуитивность квантовых процессов для обывательского понимания.

P.S.
Это настолько «непонятно куда тыкать» хуйня, что многие исследователи, особенно в секторе инвестиций, приходят к выводу что это очень рискованная область, потому что звучит то круто, но по факту это может быть одним большим разводом гоев на шекели, которые выделяют на научную деятельность. С сегодняшним пониманием там не то что криптографические алгоритмы ломать, там 2+2 невозможно вычислить, пока напрямую не сообщить ответ системе

1
Ответить

Давай помогу. Хочешь дома сделать гравитационный компьютер? Берешь линейку на стене отмечаешь вертикально высоту (допустим через 10 см). Далее зовешь друга/брата. Он отпускает шарик с заданной высоты. Ты с помощью высокоскоростной камеры фиксируешь за сколько времени (кадров) шарик упал на землю. По сути входящие данные - высота в метрах, полученный результат - время в секундах. Правда такой компьютер максимально бесполезен - формула слишком простая, значительно проще посчитать самому. Так вот по сути квантовый компьютер в общем смысле - тоже самое. Мы можем задать конфигурацию определенных штук и получить ответ. Только в отличие от гравитации - считать эту штуку очень сложно на классическом компьютере.

Ответить

Звучит умно, но я слишком глуп чтобы понять.

2
Ответить