Квантовый компьютер успешно смоделировал сложную физическую систему

Исследователи Quantinuum собирают камеру сверхвысокого вакуума, которая поддерживает квантовый процессор в среде, близкой к околоземной орбите, практически свободной от нежелательных частиц. Автор: Quantinuum.

Исследователи из компании Quantinuum успешно смоделировали упрощённую версию известной теоретической модели Сачдева-Йе-Китаева (SYK) на квантовом компьютере с захваченными ионами. Это достижение описано в статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv.

«Мы были заинтересованы в модели SYK по двум причинам: с одной стороны, это прототипная модель сильно взаимодействующих фермионов в физике конденсированного состояния, а с другой — простейшая модель для изучения квантовой гравитации в лаборатории через голографическую дуальность», — пояснил Энрико Риналди, ведущий научный сотрудник Quantinuum.

Для моделирования использовался алгоритм TETRIS, разработанный в Quantinuum в 2024 году, который позволяет вычислять эволюцию квантовой системы во времени без систематических ошибок. Эксперимент проводился на процессоре Quantinuum System Model H1, характеризующемся высокой точностью и полной связностью между кубитами.

Чип Quantinuum System Model H1, использованный в работе. Автор: Quantinuum.

Исследователи смоделировали систему из 24 взаимодействующих майорановских фермионов (частиц, являющихся собственными античастицами). Алгоритм TETRIS позволил точно настроить количество квантовых операций и применить методы снижения влияния шумов.

«Наше исследование впервые показывает, что такие сложные взаимодействия можно моделировать на современном поколении коммерческих квантовых устройств», — отметил Риналди.

Эта работа открывает путь к моделированию других сложных квантовых систем, которые невозможно рассчитать на классических компьютерах, включая модель Ферми-Хаббарда и калибровочные теории решётки.