Ядерные физики прыгают в квантовое вычисление с первыми моделированиями атомного ядра

Квантовое вычисление, в котором вычисления выполнены на базе квантовых правил вопроса, было предложено американским теоретическим физиком Ричардом Феинменом в начале 1980-х. В отличие от простых компьютерных битов, единицы кубита, используемые квантовыми компьютерами, хранят данные в совокупностях с двумя государствами, таких как электроны или фотоны, каковые считаются во всех возможных квантовых состояниях сходу (явление, известное как суперположение).«В хорошем вычислении Вы пишете в частях ноля и один», сказал Томас Пэпенброк, теоретический ядерный физик в Университете Теннесси и ORNL кто co-led проект со специалистом согласно данным о кванте ORNL Павлом Луговским. «Но с кубитом, у Вас вероятно ноль, один, и любая возможная комбинация ноля и один, так, Вы получаете широкий набор возможностей хранить эти».В октябре 2017 мультидивизионная команда ORNL начала разрабатывать кодексы, чтобы выполнить моделирования на IBM QX5 и Риджетти 19Q квантовые компьютеры через Квантовый проект Первооткрывателя Испытательного стенда САМКИ, упрочнение проверить и утвердить научное применение на различных квантовых типах аппаратных средств.

Используя pyQuil ПО в свободном доступе, библиотека проектировала для производства программ в квантовом языке инструкции, исследователи написали кодекс, что послали вначале в симулятор и затем в облачный IBM QX5 и Риджетти 19Q совокупности.Команда выполнила больше чем 700 000 квантов вычислительные измерения энергии дейтерона, связанного состояния и ядерного нейтрона протона.

От этих измерений команда извлекла энергию связи дейтерона – предельное число энергии должно было демонтировать его в эти субатомные частицы. Дейтерон – самое простое сложное ядро атома, делая его идеальным кандидатом на проект.«Кубиты – универсальные догадки кванта совокупности с двумя государствами.

У них нет изюминок нейтрона или протона для начала,» сказал Луговский. «Мы можем нанести на карту эти свойства к кубитам и затем использовать их, чтобы моделировать определенные явления – в этом случае, энергия связи».Неприятность работы с этими квантовыми совокупностями пребывает в том, что ученые должны руководить моделированиями удаленно и затем ожидать результатов.

Исследователь информатики ORNL Алекс Маккэски и исследователь информации о кванте семь дней Юджин Думитреску руководили единственными измерениями 8,000 раз любой, чтобы снабжать статистическую точность их результатов.«В самом деле не легко сделать это по Интернету», сказал Маккэски. «Этот способ был сделан, первым делом, самими продавцами аппаратных средств, и они смогут в конечном итоге коснуться машины.

Они поворачивают кнопки».Команда также нашла, что квантовые устройства становятся умными, чтобы трудиться с должным к врожденному шуму на чипе, что может поменять результаты решительно. Маккэски и Думитреску удачно использовали стратегии смягчить высокие коэффициенты неточностей, такие как неестественное добавление большего количества шума к моделированию, чтобы видеть его воздействие и вывести то, чем результаты будут с нулевым шумом.«Эти совокупности в самом деле чувствительны к шуму», сказал Густав Янсен, вычислительный ученый в Scientific Computing Group на Средстве для Вычисления Лидерства Ок-Риджа (OLCF), Офисе САМКИ Научного Пользовательского Средства, расположенного в ORNL. «Если частицы входят и поражают квантовый компьютер, он может в самом деле исказить Ваши измерения.

Эти совокупности не прекрасны, но в работе с ними, мы можем забрать лучшее познание внутренних неточностей».При завершении проекта результаты команды на двух и трех кубитах были в 2 и 3 процента, соответственно, верного ответа на хорошем компьютере, и квантовое вычисление стало первым в собственном роде в ядерном сообществе физики.Моделирование доказательства принципа прокладывает путь к вычислению намного более тяжелых ядер еще с многими протонами и нейтронами на квантовых совокупностях в будущем. У квантовых компьютеров имеется возможное применение в криптографии, погоде и неестественном интеллекте, предсказывающей, по обстоятельству того, что любой дополнительный кубит делается запутанным – или связанный неразрывно – вторым, по экспоненте увеличивая число возможных финалов для измеренного страны в конце.

Эта самая польза, но, также имеет отрицательные эффекты на совокупность, по обстоятельству того, что неточности смогут также измерить по экспоненте с проблемным размером.Пэпенброк объявил, что надежда команды пребывает в том, что улучшенные аппаратные средства в конечном счете разрешат ученым решить проблемы, каковые не смогут быть решены на хороших высокоэффективных вычислительных ресурсах – помимо этого на тех в OLCF.

В будущем квантовые вычисления сложных ядер имели возможность распутать важные подробности о изюминках вопроса, формировании тяжелых элементов и происхождении вселенной.

10 комментариев к “Ядерные физики прыгают в квантовое вычисление с первыми моделированиями атомного ядра”

Оставьте комментарий