Исследовательский центр Google AI представляет революционный квантовый алгоритм для эффективного моделирования связанных осцилляторов.

Google AI исследовательский центр представляет квантовый алгоритм для эффективного моделирования связанных осцилляторов революционный прорыв.

Классическая механика занимается движением объектов, действующими на них силами и энергией, связанной с их активностью. Квантовая механика является фундаментальной теорией в физике, которая описывает поведение вещества и энергии на атомарных и субатомных уровнях.

Квантовые компьютеры обещают решать некоторые задачи в экспоненциально быстром темпе по сравнению с классическими компьютерами. Однако существует лишь несколько примеров с таким драматическим ускорением, таких как алгоритм Шора нахождения делителей и квантовое моделирование.

Проблема классической механики заключается в том, что у нее есть вычислительные трудности, особенно при симуляции сцепленных гармонических осцилляторов. Система масс, соединенных пружинами, является распространенным примером одного из этих осцилляторов, где смещение одной группы вызывает серию колебаний во всей системе. По мере увеличения количества масс сложность симуляции этих взаимосвязанных движений также увеличивается. Проблема сложности системы все время затрудняла классические механические симуляции на протяжении длительного времени.

• Научные исследования, спонсируемые DARPA, приводят к прорыву в квантовых вычислениях.
• Исследователи из Microsoft и Университета Цинхуа предлагают метод SCA (Segment and Caption Anything), чтобы эффективно оснастить модель SAM способностью генерировать региональные подписи.
• Исследование искусственного интеллекта раскрывает механику нечестности в больших языковых моделях глубокий погружение в технику формулировки и анализ нейронных сетей

В результате исследователи разработали технику отображения, которая кодирует положения и скорости всех масс и пружин в квантовую волновую функцию системы кубитов. Исследователи обнаружили, что для эффективного кодирования информации N масс требуется приблизительно log(N) кубитов, используя экспоненциальный рост параметров в квантовой системе от количества кубитов. Это объясняется тем, что количество параметров, описывающих волновую функцию системы кубитов, экспоненциально растет с количеством кубитов.

Использование экспоненциального роста параметров позволяет эволюции волновой функции определить координаты масс и пружин в дальнейшем, требуя значительно меньше ресурсов по сравнению с наивным классическим подходом к симуляции таких систем.

Исследователи продемонстрировали, что любая задача, эффективно решаемая квантовым алгоритмом, может быть преобразована в ситуацию, связанную с сетью сцепленных осцилляторов. Это открытие открывает новые возможности использования квантовых компьютеров. Оно также предлагает новый способ разработки квантовых алгоритмов, мыслить о классических системах.

Исследователи подчеркивают, что помимо доказательства эквивалентности классической и квантовой динамики, данная работа открывает путь к разработке дальнейших квантовых алгоритмов, которые обеспечивают экспоненциальное ускорение. Это демонстрирует революционную способность нового квантового алгоритма решать вычислительно сложные проблемы. Они отмечают, что понимание распространения классических волн в квантовой среде может открыть новые возможности для эффективного решения сложных вопросов.

В заключение, данное исследование является значительным шагом в объединении классической механики и квантовых вычислений. Открытый квантовый алгоритм предоставляет мощный инструмент для симуляции сцепленных классических гармонических осцилляторов с беспрецедентной эффективностью. Границы квантовых вычислений продолжают расширяться по мере роста возможных применений этого революционного открытия.