量子计算机物理学研究，使用量子计算机模拟无限多个混沌粒子

投稿用户 • 2022年9月8日 pm1:53 • 职业教育访问量:1246 • 阅读 746

量子计算机物理学研究，使用量子计算机模拟无限多个混沌粒子

这项工作中使用的量子计算机。a，Quantinuum H1-1分段电极表面陷阱的部分，以紫色显示五个栅区（750μm宽的离子晶体范围和激光束腰部未按比例绘制）。该计算机的操作类似于其他地方描述的（除了在三个中央栅极区域（G2-G4）上进行平行栅极操作），171Yb +量子位离子（绿色）和138Ba +冷却剂离子（白色）存储在两离子或四离子晶体中。量子比特的任意配对是通过沿着表面以上70μm的线性射频零点（虚线）传输离子来实现的。b，交感基态冷却，然后是我们的双量子位，相不敏感的M?lmer-S?renson门，在Yb-Ba-Ba-Yb晶体配置上在G2-G4上并行实现。每个晶体的范围约为8μm，冷却激光器和栅极激光器（波长分别为493和368nm）的标称光束腰部为17.5μm。c，通过随机基准测试进行的单量子位（SQ）门，双量子位（TQ）门和组合状态准备和测量（SPAM）的典型（即数据获取持续时间的代表）平均保真度。图片来源：自然物理学（2022）。DOI： 10.1038/s41567-022-01689-7

Quantinuum的一个研究小组与德克萨斯大学奥斯汀分校的一位同事合作，开发了一种方法，使用运行有限数量量子位的量子计算机模拟无限多的混沌粒子。在他们发表在《自然物理学》杂志上的论文中，该小组描述了他们的技术。

为了更多地了解分子在材料中的行为，研究人员提出了在计算机上模拟其行为的策略。这种尝试在简单操作中效果很好，但在模拟复杂性时遇到了麻烦，例如在给定时间段内无限长的相互作用粒子线。对传统超级计算机的尝试陷入了僵局，研究人员已经推测，量子计算机可以很好地完成这项工作。在这项新的努力中，研究人员发现情况确实如此。

研究人员声称，运行能够解决此类问题的算法的关键归结为设计，该设计不仅执行运行仿真所需的操作，而且还添加代码，允许此类仿真以极少的量子位运行。一旦他们有了一个他们认为可行的算法，团队就转向了硬件。他们选择了一台使用由镱原子表示的量子位的机器，并将运行的量子比特数量从3个更改为11个。

研究人员发现，他们能够用如此少的量子位运行他们的算法，因为他们构建了一个回收量子比特的系统——当一个量子比特被使用时，那些已经使用的量子位被重置到原来的状态，然后再次使用——一种称为全息动力学的技术。在模拟运行时重复此过程。为了测试该系统，研究人员对已经使用其他技术验证的过程进行了模拟。该团队计划使用传统超级计算机无法演示的模拟来测试该系统。

更多信息：Eli Chertkov等人，全息动力学模拟与被困离子量子计算机，自然物理学（2022）。DOI： 10.1038/s41567-022-01689-7

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