Ученые раздвигают границы реальности, чтобы взломать код квантовых систем

Физики разработали новый метод моделирования квантовой запутанности между взаимодействующими частицами. Ученые, буквально, расширяют реальность, чтобы взломать код квантовых систем.

Ученые раздвигают границы реальности, чтобы взломать код квантовых систем

Расчет коллективного поведения электронов молекулы необходим для предсказания свойств материала. Такие прогнозы однажды могут помочь ученым создать новые лекарства или создать материалы с желаемыми свойствами, такими как сверхпроводимость. Проблема в том, что электроны могут стать "квантово-механически" запутанными друг с другом, что означает, что их больше нельзя рассматривать по отдельности. Для любой системы, состоящей из более чем нескольких частиц, запутанная сеть соединений становится невероятно сложной для прямого распутывания даже самыми мощными компьютерами.

Квантовые физики из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) в Швейцарии и Центра вычислительной квантовой физики Института Флэтайрона (CCQ) в Нью-Йорке нашли обходной путь. Добавив в свои вычисления дополнительные "призрачные" электроны, которые взаимодействуют с реальными электронами системы, они смогли смоделировать запутанность.

В новом подходе поведение добавленных электронов контролируется методом искусственного интеллекта, называемым нейронной сетью. Сеть вносит коррективы до тех пор, пока не находит точное решение, которое можно спроецировать обратно в реальный мир, тем самым воссоздавая эффекты запутанности без сопутствующих вычислительных препятствий. Ученые недавно опубликовали свою работу в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

В новой статье физики демонстрируют, что их подход соответствует или превосходит конкурирующие методы в простых квантовых системах. На данный момент система применялась к простым вещам в качестве испытательного стенда, но теперь они готовы к переходу на следующий шаг — тесты на молекулах и других, более реалистичных проблемах.

По словам авторов, долгосрочная цель состоит в том, чтобы позволить исследователям с помощью вычислений предсказывать свойства материала или молекулы без необходимости синтезировать и тестировать их в лаборатории. Например, они могут протестировать множество различных молекул на наличие желаемого фармацевтического свойства всего несколькими щелчками мыши.

Новая работа представляет собой развитие статьи Карлео и Матиаса Тройера, опубликованной в Science в 2017 году, которые в настоящее время являются техническим сотрудником Microsoft. В этой статье нейронные сети также сочетались с фиктивными частицами, но добавленные частицы не были полноценными электронами. Вместо этого у них было только одно свойство, известное как вращение.

Читайте также

В России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

В России созданы планарные ионные ловушки для квантовых компьютеров

В России созданы планарные ионные ловушки для квантовых компьютеров

Рождение сверхпрочных материалов: как нанопокрытия обманывают физику разрушения

Рождение сверхпрочных материалов: как нанопокрытия обманывают физику разрушения

Телескоп James Webb обнаружил возможный новый тип космических объектов — «звезду-черную дыру»

Телескоп James Webb обнаружил возможный новый тип космических объектов — «звезду-черную дыру»

Эмулятор PlayStation 5 впервые запустил Astro’s Playroom на Steam Deck

Эмулятор PlayStation 5 впервые запустил Astro’s Playroom на Steam Deck