Kvantové počítače riešia rozptyl častíc

Vedci z Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), InQubatora pre kvantové simulácie a Univerzity v Trente vyvinuli nový algoritmus, ktorý umožňuje kvantovým počítačom presne simulovať rozptyl častíc. Tento prielom by mohol zásadne zmeniť naše chápanie základných častíc, ich interakcií a síl, ktoré riadi vesmír.

Čo je rozptyl častíc?

Rozptyl častíc je proces, pri ktorom sa častice zrážajú a menia svoj smer bez toho, aby strácali energiu. Tento jav je kľúčový pre pochopenie mnohých fyzikálnych procesov, od jadrových reakcií vo hviezdach až po chovanie častíc v urýchľovačoch.

Prečo sú kvantové počítače dôležité?

Klasické počítače majú problém s simuláciou rozptylu častíc, najmä keď sa počet častíc v simulácii zvyšuje. Potrebné výpočtové zdroje rastú exponenciálne, čo je pre klasické počítače veľmi náročné. Kvantové počítače však dokážu spracovať oveľa väčšie množstvo informácií, čo ich robí ideálnymi pre tieto simulácie.

Ako nový algoritmus funguje?

Algoritmus berie ako vstup počiatočný stav systému častíc a interakcie medzi nimi. Potom simuluje proces rozptylu krok za krokom, meria posun vlnovej pozície rozptýlených častíc pomocou detektora a variačného “triku”. Táto metóda bola testovaná ako na klasických počítačoch, tak na kvantových procesoroch IBM, a preukázala svoju odolnosť voči šumu kvantového hardvéru.

Variačný trik

V kvantovej mechanike sa častice chovajú aj ako vlny. Keď sa rozptýli, ich vlnová pozícia sa posunie. Algoritmus meria tento posun vytvorením a variáciou detekčnej vlny, pokiaľ nezodpovedá vlne častíc. Tento postup je kľúčový pre presnosť simulácie.

Prečo je to dôležité?

Tento algoritmus predstavuje významný pokrok v oblasti kvantových simulácií. Jeho odolnosť voči šumu kvantového hardvéru a schopnosť škálovať sa s dynamikou reálneho času otvára dvere na simuláciu zložitejších procesov, ktoré sú pre klasické počítače nedosiahnuteľné.

Budúce aplikácie

Schopnosť simulovať rozptyl častíc by mohla viesť k prelomom v chápaní správania hmoty na mikroskopickej úrovni a síl, ktoré riadi vesmír. S pokrokom kvantových počítačov môžeme očakávať viac aplikácií tejto technológie vo vedeckom výskume, čo by mohlo revolucionizovať odbory od materiálovej vedy až po vývoj liekov.

Záver

Vývoj tohto algoritmu je ďalším krokom k využitiu plného potenciálu kvantových počítačov. S ich pomocou môžeme lepšie porozumieť základným silám vesmíru a otvoriť nové možnosti vo vede a technológii.

Tagy: #kvantové-počítače #algoritmus #rozptyl-častíc #simulácia #kvantová-mechanika