МОСКВА, 16 мая. /ТАСС/. Российские ученые разработали подход, позволяющий создавать упрощенные цифровые двойники квантовых систем, которые можно использовать для ускоренной оптимизации различных квантовых вычислительных приборов и других устройств, использующих в своей работе квантовые эффекты. Об этом в четверг сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).
"Исследователи использовали цифровой двойник на основе тензорных сетей, чтобы найти оптимальное управляющее воздействие на квантовую систему. Ученые с помощью цифрового двойника подобрали оптимальный протокол управления квантовой системой, который программирует передачу информации внутри квантовой цепочки частиц: от первой частицы до последней", - говорится в сообщении.
Данное открытие было совершено группой российских физиков под руководством директора Института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС (Москва) Алексея Федорова при разработке подходов, позволяющих в значительной степени упростить расчеты, нацеленные на изучение поведения различных сложно устроенных квантовых систем. Как правило, сложность подобных вычислений растет экспоненциальным образом с добавлением каждой новой частицы или квантового объекта, что затрудняет их оптимизацию и управление их работой.
Федоров и его коллеги обнаружили, что эту задачу можно значительным образом упростить и сделать более решаемой, если вести расчеты не при помощи полноценной компьютерной модели квантовой системы, а ее упрощенного цифрового двойника. Он основан на базе соображения, что так называемые тензоры, математические объекты, описывающие квантовые состояния всех частиц в квантовой системе, можно разбить на набор из нескольких более простых тензоров, объединенных в сеть.
Использование тензорных сетей, как отмечают физики, позволяет сохранить всю информацию о том, как взаимодействуют друг с другом субкомпоненты квантовой системы, и при этом отказаться от расчетов, связанных с "ненужными" ее свойствами. Так, Федоров и его коллеги просчитали то, как передается информация внутри так называемой спиновой цепочки, набора из взаимодействующих квантовых частиц, которые используются для проведения вычислений в некоторых типах квантовых компьютеров.
Проведенные учеными расчеты позволили им подобрать оптимальный протокол управления квантовой системой, который позволяет осуществить передачу информации внутри квантовой цепочки частиц: от первой частицы до последней. Подобным образом, как отмечают физики, можно подобрать оптимальные методы управления работой и других квантовых систем, что ускорит разработку квантовых компьютеров и прочих квантовых устройств.