Пътна карта за бъдещето на квантовата симулация — ScienceDaily

Пътна карта за бъдещата посока на квантовата симулация е изложена в документ, съавтор на Университета на Стратклайд.

Квантовите компютри са изключително мощни устройства с капацитет за скорост и изчисления, който е далеч отвъд обсега на класическото или двоично изчисление. Вместо двоична система от нули и единици, тя работи чрез суперпозиции, които могат да бъдат нули, единици или и двете едновременно.

Непрекъснато развиващото се развитие на квантовите изчисления е достигнало точката да има предимство пред класическите компютри за изкуствен проблем. Може да има бъдещи приложения в широк спектър от области. Един обещаващ клас проблеми включва симулация на квантови системи с потенциални приложения като разработване на материали за батерии, индустриална катализа и фиксиране на азот.

Статията, публикувана в Природата, изследва краткосрочни и средносрочни възможности за квантова симулация на аналогови и цифрови платформи, за да помогне да се оцени потенциалът на тази област. Той е написан съвместно от изследователи от Стратклайд, Института по квантова оптика Макс Планк, Университета Лудвиг Максимилиан в Мюнхен, Мюнхенския център за квантова наука и технологии, Университета в Инсбрук, Института за квантова оптика и квантова информация на Австрийската академия на науките и Microsoft Corporation.

Професор Андрю Дейли от катедрата по физика на Strathclyde е водещ автор на статията. Той каза: „Има голям вълнуващ напредък в аналоговата и цифровата квантова симулация през последните години и квантовата симулация е една от най-обещаващите области на обработка на квантовата информация. Тя вече е доста зряла, както по отношение на разработването на алгоритми и в наличието на значително напреднали аналогови квантови симулационни експерименти в международен план.

„В историята на компютърната техника класическите аналогови и цифрови компютри съществуват едновременно повече от половин век, с постепенен преход към цифрови компютри и ние очакваме същото да се случи с появата на квантовата симулация.

„Като следваща стъпка в развитието на тази технология, сега е важно да се обсъди „практическото квантово предимство“, точката, в която квантовите устройства ще решат проблеми от практически интерес, които не могат да се решат от традиционните суперкомпютри.

„Много от най-обещаващите краткосрочни приложения на квантовите компютри попадат под чадъра на квантовата симулация: моделиране на квантовите свойства на микроскопични частици, които са пряко свързани с разбирането на съвременната наука за материалите, физиката на високите енергии и квантовата химия.

„Квантовата симулация трябва да е възможна в бъдеще на цифрови квантови компютри, устойчиви на грешки, с повече гъвкавост и прецизност, но също така вече може да се направи днес за конкретни модели чрез аналогови квантови симулатори със специално предназначение. Това се случва по аналогичен начин на изследването на аеродинамиката, която може да се проведе или в аеродинамичен тунел, или чрез симулации на цифров компютър.Докато аеродинамиката често използва модел с по-малък мащаб, за да разбере нещо голямо, аналоговите квантови симулатори често вземат модел с по-голям мащаб, за да разберат нещо още по-малко.

„Аналоговите квантови симулатори вече преминават от осигуряване на качествени демонстрации на физични явления към предоставяне на количествени решения за естествени проблеми. Особено вълнуващ път напред в близко бъдеще е разработването на набор от програмируеми квантови симулатори, хибридизиращи цифрови и аналогови техники. Това е много важно потенциал, защото съчетава най-добрите предимства на двете страни, като използва родните аналогови операции за създаване на силно заплетени състояния.”

Университетът на Стратклайд и всички партньори в тази перспективна статия имат големи активни програми, включващи както теория на архитектурите и алгоритмите, така и разработване на платформи за аналогова квантова симулация и цифрово квантово изчисление. Партньорите си сътрудничат като част от водещия проект на ЕС за квантови технологии Horizon 2020 PASQuanS. В Strathclyde изследванията в тази област са силно включени в националната програма за квантови технологии на Обединеното кралство и са получили значително финансиране от UK Research and Innovation.

Клъстер за квантови технологии е вграден в района на иновациите на град Глазгоу, инициатива, водена от Strathclyde заедно с Градския съвет на Глазгоу, Шотландско предприятие, Предприемаческа Шотландия и Търговската камара на Глазгоу. Той е предвиден като глобално място за квантова индустриализация, привличащо компании за съвместно локализиране, ускоряване на растежа, подобряване на производителността и достъп до изследователска технология и талант от световна класа в Strathclyde.

Университетът на Стратклайд е единствената академична институция, която е била партньор във всичките четири Quantum Technology Hubs, финансирани от EPSRC, и в двете фази на финансиране. Хъбовете са в: Сензор и Време; Quantum Enhanced Imaging; Квантово изчисление и симулация и квантови комуникационни технологии.

.

Leave a Comment