Многие считают, что сложнее классической физики может быть только квантовая. Однако куда сложнее изучать системы, которые находятся, так сказать, на стыке этих двух миров. Если в квантовую систему добавлять все больше и больше частиц, то она начнет терять свои квантовые свойства и превращаться в более классическую.

Этот процесс именуют квантово-классическим переходом. Чтобы изучить такую систему, классических компьютеров будет недостаточно, потому ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории предложили свой собственный алгоритм, который в сопряжении с квантовыми компьютерами из пары сотен кубитов сможет разгадать тайны квантово-классического перехода.

Как работает алгоритм, почему меньше формул значит лучше и какое применение сего алгоритма на практике? Об этом и не только мы узнаем из доклада исследовательской группы.

Основа исследования

Квантово-классический переход, если утрировано, это процесс декогеренции, когда квантовая система теряет свою когерентность, то есть приобретает классические черты. Этот процесс может возникать по ряду причин, среди которых самой очевидной является взаимодействие квантовой системы и окружающей среды. Также считается, что именно этот процесс является камнем, о который спотыкается процесс реализации реального квантового компьютера.

Методов борьбы с декогеренцией много, один занятнее другого, но суммарно их можно разделить на две категории: изоляция и внедрение. В первом случае ученые стараются изолировать квантовую систему от воздействия окружающей среды, применяя очень низкие температуры и/или высокий вакуум. Во втором случае в алгоритмы квантовых расчетов вносят правки (код), которые будут устойчивы к ошибкам, возникающим ввиду декогеренции. Данные методы работают, этого никто не отрицает, но они не очень масштабируются. Ученые могут удерживать атомы в состоянии суперпозиции какое-то время, если влияние окружающей среды минимизировано. Однако на более крупном масштабе все, как правило, идет к чертям собачьим.

Итак, пока одни мозговитые люди в белых халатах ищут способы борьбы с декогеренцией, другие ищут инструменты для ее изучения. Хочешь победить своего врага — знай его в лицо, как говорят.