Новый подход «алгоритма родео» для подготовки энергетических состояний сложных систем на квантовом компьютере экспоненциально быстрее, чем другие алгоритмы. Об этом говорится в исследовании, опубликованном в Physical Review Letters.

Чтобы изучить поведение мельчайших элементов Вселенной, ученые моделируют квантовые системы. В этих квантовых системах частицы имеют много потенциальных значений, например, огромный диапазон различных уровней энергии. Это делает квантовые системы невероятно сложными для моделирования на обычном компьютере.

Исследователи ядерной физики предложили новый способ подготовки энергетических состояний моделируемой квантовой системы, с применением квантового компьютера. Чтобы использовать систему, исследователи сначала определяют энергетическое состояние, в создании которого они заинтересованы. Квантовый компьютер запускает систему в гораздо более простом состоянии, но со многими переменными, которые можно изменять.

Затем он производит различные комбинации того, как переменные меняются с течением времени. Затем, как лошадь в родео, компьютер запускает энергетические состояния, которые не соответствуют целям исследователей. Для реализации алгоритма требуется относительно немного кубитов и квантовых вентилей, но чуть больше минимума, необходимого для развития квантовой системы с течением времени.

Алгоритм родео — новый подход к вычислению энергетических состояний на квантовом компьютере. Он эффективен как с точки зрения вычислительных ресурсов, так и с точки зрения скорости. Для этого требуется относительно немного кубитов и квантовых вентилей, а скорость алгоритма родео экспоненциально выше, чем у хорошо известных алгоритмов, таких как оценка фазы или адиабатическая эволюция. Алгоритм родео является многообещающим методом для будущих исследований квантовых систем в ядерной физике, физике элементарных частиц, физике конденсированного состояния, атомных и молекулярных системах и квантовой химии.