Ім"я Ейнштейна давно не є знаком якості.
Нова квантова термінологія збуджує тваринні квантові стани організму, які миттєво «декогерують». Сподіваюся, що два останні дописи довели, що квантовий комп’ютер ще поки це Fata Morgana.
Квантовий обчислювальний детектор брехні нарешті доводить, що ці машини використовують моторошну дію Ейнштейна на відстані, а не просто підробляють її. Дослідники розробили експериментальний метод підтвердження квантової активності в квантовій обчислювальній системі.
Дослідники розробили експериментальний метод визначення того, чи є функції, що виконуються квантовим комп'ютером, результатом квантової механіки - або просто розумним поворотом класичної фізики.
У знаковому дослідженні, опублікованому 22 квітня 2025 року в журналі Physical Review X, дослідники описують експериментальний тест, який демонструє та сертифікує обчислювальну активність, яка може бути досягнута лише за допомогою квантової механіки.
Цей «декатор квантової брехні», як його описали дослідники, був створений шляхом переосмислення відомого тесту для квантової механіки та розробки спеціально побудованого квантового комп'ютера, навченого працювати таким чином, що було б принципово неможливо досягти в класичній системі.
Вчені досягли цього, створивши програмований, 73-кубітний квантовий процесор і навчаючи його за допомогою гібридної квантово-класичної техніки під назвою Варіаційна квантова схема (VQC). Це цикл машинного навчання, де класичний комп'ютер ітеративно допомагає квантовому комп'ютеру виконувати завдання з більшою точністю.
У цьому випадку завдання комп'ютера полягало в тому, щоб досягти енергетичного стану настільки низького рівня, що його не можна було досягти за допомогою класичної фізики. Підтвердивши цей енергетичний стан, дослідники продемонстрували квантову механіку.
Використання законів квантової механіки
Однією з кінцевих цілей квантових обчислень є розширення меж того, що комп'ютери можуть робити за межами того, що дозволять закони класичної фізики. Бінарні комп'ютери, такі як наші телефони, ноутбуки, ПК, сервери та суперкомп'ютери, обмежені фундаментальними законами класичної фізики.
Біти в класичних обчисленнях використовують 1s і 0s для проведення складних обчислень, але вони можуть обробляти обчислення лише послідовно. Зрештою, існує межа того, що вони можуть досягти протягом можливого періоду часу.
Квантові комп'ютери, з іншого боку, використовують кубіти — квантовий еквівалент класичного біта — для використання дивних законів квантової механіки, таких як квантова заплутаність, для паралельного виконання складних обчислень. Якщо стан трохи може бути представлений як включений, так і вимкнений (з 1 або 0), кубіт займає суперпозицію як штатів, так і від штатів (тобто це може бути як штат, так і будь-яка комбінація держав), поки він не буде виміряний.
Квантова заплутаність виникає, коли два кубіти співвідносяться на відстані. Вимірювання стану одного розкриває стани будь-яких пов'язаних заплутаних кубітів. Відповідно до законів класичної фізики, це було б схоже на перевертання монети в Лондоні, щоб визначити результати одночасного фліпа в Нью-Йорку. Оскільки до системи додаються більш заплутані кубіти, обчислювальний простір зростає в геометричній прогресії.
При достатньому розмірі теоретичний обчислювальний простір для квантового комп'ютера стає математично нерозв'язним для бінарної комп'ютерної системи — це описується як «квантова перевага» або «квантове панування».
Хоча квантові явища можна продемонструвати за допомогою експериментів, таких як експеримент Double-Slit, підтвердження того, що багатокубітна система дійсно використовує квантову механіку, є проблемою. Це також стає експоненціально складніше, оскільки кількість кубітів у квантовій системі збільшується.
Тест Bell і моторошна дія на відстані
Фізики, такі як Альберт Ейнштейн, вже давно розглядають поріг, на якому квантові явища порушують закони ньютонівської фізики. По суті, проблема зводиться до того, чи немає класичного пояснення квантової операції, чи ми просто не знайшли її.
Наприклад, коли Ейнштейн представив заплутаність, він назвав її «страшною дією на відстані». Його світогляд, заснований на місцевому реалізмі, наполягав на тому, що об'єкти впливають лише на їх безпосередній околиці (місцевість) і що їх властивості існують остаточно, перш ніж ми їх вимірюємо (реалізм).
Заплутаність порушує цю теорію відносності. Коли дві частинки заплутуються, вони існують у стані нелокальності. Щоб довести це, вчені проводять тест Bell, названий на честь ірландського фізика Джона Стюарта Белла. Це включає вимірювання заплутаних частинок кількома, випадково обраними способами та перевірку статистичних результатів.
Якщо кореляції між виміряними результатами сильніші, ніж будь-яка класична теорія коли-небудь могла б дозволити - межа, відома як нерівність Белла, - тоді система, як кажуть, немісцева.
Це доводить, що «страшна дія на відстані» є реальною, а не лише результатом випадковості, математичних хитрощів або класичного моделювання.
Симуляція грубої сили
Однією з головних перешкод у визначенні того, чи є квантові обчислення насправді квантовими за своєю природою, є той факт, що класичні комп'ютери можуть імітувати квантові стани до певної точки, використовуючи грубу математичну силу. Це ускладнює визначення того, що відбувається «під капотом».
Оскільки жоден червоний прапор або сирена не вказує на те, що закони фізики були порушені при виконанні квантової операції, вчені повинні знайти способи продемонструвати основну квантову механіку, що стоїть за ними.
Щоб досягти цього, дослідники провели експеримент з використанням 73-кубітного квантового комп'ютера, встановивши його до найнижчого можливого енергетичного стану, а потім вимірявши енергію в системі.
У класичній фізиці найнижчий наземний стан, якого можна досягти, дорівнює нулю. М'яч, що котиться вниз по пагорбу, має високий, збуджений енергетичний стан. У найнижчому енергетичному стані, його наземному стані, м'яч знаходиться в стані спокою без енергії.
Однак той самий м'яч, що діє за законами квантової механіки, може мати енергетичний стан нижче нуля. Це можливо через заплутаність. Якщо один м'яч заплутаний з іншою кулькою, і обидва корелюють через функціонально діаметральні енергетичні стани, один або обидва можуть бути розміщені в негативному енергетичному стані.
Оскільки це неможливо відповідно до законів класичної фізики, підтвердження цього негативного стану, за визначенням, є сертифікацією того, що фізика, що керує системою, дійсно є квантовою.
Підтверджений результат був настільки низьким, що він впав нижче абсолютного мінімального енергетичного рівня, яким могла мати класична система до 48 стандартних відхилень.
Дослідники сертифікували ці немісцеві кореляції в групах до 24 кубітів у більшій системі, найбільш коли-небудь сертифікованих одночасно таким чином, пишуть вчені в дослідженні.
Ця робота встановлює
новаторський метод перевірки квантової
активності, додали вони. З подальшим
розвитком ці методи можуть допомогти
інженерам сертифікувати продуктивність
у різних квантових архітектурах,
зрозуміти, коли квантові стани
«декогерують» в класичні та забезпечити
основу для створення ще більших, більш
потужних квантових комп'ютерів.
https://is.gd/rRuhDn
Коментарі
Дописати коментар