Американские физики опубликовали статью с описанием алгоритма для квантовых компьютеров, способного разобраться в сложных квантовых системах, которые слишком сложны для классических компьютеров. Работа открывает путь для многих важных отраслей приложения научной мысли, в том числе, для квантового моделирования неравновесной динамики и сплетения квазичастиц в квантовых эффектах Холла.

«Квантовая физика — это фундаментальная теория природы, ведущая к формированию молекул и материи вокруг нас, — сказал Пуян Гаэми, один из авторов работы. — Уже известно, что когда у нас есть макроскопическое число квантовых частиц, таких как электроны в металле, которые взаимодействуют друг с другом, то возникают новые феномены, такие как сверхпроводимость».

Однако, до сих пор инструменты для изучения систем с большими числами взаимодействующих квантовых частиц и их свойств были крайне ограничены, пишет Phys.org.

Группа ученых разработала алгоритм, который может быть использован для изучения класса многоэлектронных квантовых систем при помощи квантовых компьютеров. Он открывает новый метод использования квантовых устройств для исследования проблем, слишком сложных для классических компьютеров.

Алгоритм, представленный Гаэми и его коллегами, эффективно генерирует многочастное состояние, эквивалентное дробному квантовому эффекту Холла на квантовом компьютере в цифровом виде. Он использует только квантовые вентили в качестве соседних кубитов в квази-одномерном пространстве, а его глубина цепи линейна в ряде кубитов. Ученые идентифицировали функции корреляции, которые служат признаками эффекта Лафлина, и описали возможность его получения на квантовом компьютере.

Исследование открывает путь для многих важных отраслей приложения научной мысли, в том числе, для квантового моделирования неравновесной динамики и сплетения квазичастиц в квантовых эффектах Холла.