Физика

Правила гравитации могут быть неразрывно связаны с созданием квантовых компьютеров

Квантовые вычисления обещают революционизировать мощь и масштаб наших вычислительных систем, если только мы сможем понять, как их использовать. Теперь ученые сделали открытие о том, как оптимальные квантовые вычисления могут быть достигнуты - и гравитация может быть ключом.

Более конкретно, геометрические правила для нахождения кратчайшего расстояния между двумя точками на криволинейной поверхности с учетом гравитации в общей теории относительности также могут найти наиболее эффективный способ обработки информации в квантовом компьютере.

Эти точки кратчайшего пути - через сферическую планету или внутри квантовой вычислительной системы - известны как геодезические. Исследователи, стоящие за новым исследованием, говорят, что они могут разблокировать максимально быстрые вычисления в одной конкретной области квантовых вычислений, конформной теории поля.

«Нахождение минимальной длины в геометрии сложности в нашей установке эквивалентно решению уравнений гравитации», - сказала физика Павел Капута из Киотского университета в Японии Лайзе Зига на Phys.org.

«Это то, что мы подразумевали под правилами гравитации для оптимальных вычислений в 2D конформных теориях поля».

Встраивание потенциала квантовых вычислений в нечто физическое и практическое является одной из самых больших проблем, с которыми сталкиваются ученые. Сокращение количества ошибок и уменьшение помех будет ключевым фактором, если мы когда-нибудь будем разрабатывать квантовые компьютеры, которые можно будет использовать за пределами лаборатории.

Новое исследование основывается на предыдущей работе, изучающей связь между квантовыми вычислениями и геометрией, но идет дальше, остановившись на универсальном описании сложности - это означает, что ранее обнаруженные связи между сложностью и гравитацией начинают обнаруживаться.

В настоящее время это относится к определенному набору условий квантовых вычислений, но результаты могут в конечном итоге применяться более широко.

«Мы показали, что в двумерных конформных теориях поля с квантовыми затворами, заданными тензором энергии-импульса, длина таких геодезических вычисляется под действием двумерной гравитации», - сказал Капута Phys.org.

Квантовые вычисления основаны на концепции кубитов - единицы информации, которая может представлять несколько состояний одновременно, а не на жестких единицах или единицах, на которые должен быть запрограммирован классический компьютерный бит.

Но управлять этими кубитами невероятно сложно. В последние годы мы видели, как физики добились прогресса в сокращении пространства, необходимого для их хранения, а также в повышении точности кубитов - в конце концов, мы должны быть в состоянии доверять результатам, с которыми сталкиваются наши квантовые компьютеры.

Мы начинаем видеть, что примитивные квантовые компьютеры несут больше кубитов и дольше сохраняют эти кубиты в квантовом состоянии.

Каждый раз, когда небольшая часть общей проблемы решается, мы делаем еще один шаг к реализации перспектив квантовых вычислений - и геометрические правила, которые определяют гравитацию, могут помочь нам раскрыть больше ее потенциала.

«Мы показали, что существуют семейства квантовых систем, в которых сложность определенных универсальных задач хорошо оценивается с использованием классической гравитации», - сказал Капута.

Исследование было опубликовано в Physical Review Letters.

Back to top button