Сучасні квантові системи стикаються зі значними труднощами під час моделювання взаємодій між фундаментальними будівельними блоками Всесвіту — ферміонами та бозонами. Ферміони, які є частинками матерії на кшталт електронів і протонів, добре піддаються обробці завдяки своїй дискретній природі, подібній до кубітів. Водночас бозони, що відповідають за силові взаємодії та світло, можуть накладатись і займати однаковий квантовий стан, що робить їх надзвичайно складними для моделювання традиційними квантовими методами.
Команда вчених під керівництвом викладачки квантових вичислечок із Королівського коледжу Лондона Елеонор Крейн запропонувала новий теоретичний підхід, описаний у журналі Physical Review X. Дослідники розробили стратегію поєднання кубітів із мікрохвильовими резонаторами — невеликими камерами з коливними електромагнітними полями, які вже використовуються в надпровідниках, але тепер пропонуються для зберігання квантової інформації.
Нова архітектура здатна скоротити обсяг необхідних обчислень приблизно в тисячу разів. За словами вчених, це дозволить розв’язувати практичні завдання з хімії та матеріалознавства на вже наявних пристроях, не чекаючи появи повномасштабних магістральних систем із корекцією помилок.
Для перевірки ефективності своєї моделі фізики створили спрощені симуляції, зокрема двовимірні калібрувальні моделі простору і часу. Такі дослідження мають реальне значення для вивчення графену та процесів потоку електронів у надпровідниках, що важливо для майбутніх технологій зберігання енергії.
Антоні обізнаних дослідників підтримує і Ентоні Чіаварелла з Національної лабораторії імені Лоуренса в Берклі, наголошуючи на помірних апаратних вимогах нового методу. Наступним кроком для команди стане практичне впровадження розробленого фреймворку у фізичне обладнання найближчими роками.
Джерела: sciencealert.com
