Bu yaxınlarda bir çox fiziklər və mühəndislər klassik kompüterlər üçün xüsusilə tələbkar və həlli çətin olan bəzi problemlərin həlli üçün kvant kompüterlərinin potensialını nümayiş etdirməyə çalışırlar. Həm kvant, həm də klassik kompüterlər üçün çətin olduğu aşkar edilmiş bir vəzifə, kvant çoxbədənli sistemlər adlanan çoxlu qarşılıqlı təsir göstərən kvant hissəcikləri olan sistemlərin əsas vəziyyətini (yəni, mümkün olan ən aşağı enerji vəziyyətini) tapmaqdır.

Bu sistemlərdən biri termal vannaya yerləşdirildikdə (yəni sistemlərlə qarşılıqlı əlaqədə olan sabit temperaturu olan bir mühit) onun həmişə yer vəziyyətinə çatmadan soyuması məlumdur . Bəzi hallarda, bir kvant sistemi sözdə yerli minimumda tələyə düşə bilər; enerjisinin digər qonşu dövlətlərdən aşağı olduğu, lakin mümkün olan ən aşağı səviyyədə olmadığı dövlət.

Kaliforniya Texnologiya İnstitutunun və AWS Kvant Hesablama Mərkəzinin tədqiqatçıları bu yaxınlarda göstərdilər ki, sistem üçün yerli minimumu tapmaq klassik kompüterlər üçün çətin olsa da, kvant kompüterləri üçün daha asan ola bilər.

Onların “Nature Physics” jurnalında dərc olunmuş məqaləsi təbii soyutma proseslərini simulyasiya edən yeni kvant alqoritmini təqdim edir və bu alqoritm kvant çoxbədənli sistemlərin yerli minimumlarını proqnozlaşdırmaq üçün uğurla istifadə olunur.

“Bu məqalə fundamental bir sualdan irəli gəldi: kvant nəzəriyyəçiləri onları tapmaqda xas olan hesablama sərtliyinə görə çox vaxt fiziki olaraq həyata keçirilə bilməyən əsas vəziyyətlərə diqqət yetirməlidirlər?” Bu barədə Phys.org-a məqalənin birinci həmmüəllifi Hsin-Yuan (Robert) Huang bildirib.

” Maşın öyrənməsində yerli minimumlar – qlobal minimumlar deyil – praktik alqoritmlərin tapıb uğurla istifadə etdiyi şeylərdir. Bu, kvant sistemlərində yerli minimumlara marağımızı artırdı.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1741323950&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-03-quantum-algorithm-excels-local-minima.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMzLjAuNjk0My4xNDIiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90KEE6QnJhbmQiLCI5OS4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTQyIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTQyIl1dLDBd&dt=1741323949873&bpp=1&bdt=79&idt=140&shv=r20250305&mjsv=m202502260101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1741323748%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1741323748%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1741323748%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=4696636016414&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1900&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31090665%2C95332590%2C95344791%2C95352077%2C95354313%2C95354324%2C95354337%2C95354598%2C31090357%2C95353782&oid=2&pvsid=840034221495447&tmod=2012634199&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=144

Huang və onun həmkarlarının son işi fizika tədqiqatının üç müxtəlif sahəsindən yanaşmaları birləşdirir. Bunlara yerli minimumların və onların fiziki uyğunluğunun tədqiqi, optimallaşdırma problemlərində kvant kompüterlərinin üstünlüklərini nümayiş etdirmək üçün davam edən axtarışlar və kvant termodinamika sahəsindən son anlayışlar daxildir.

“Bu yaxınlaşma bizə termal pozğunluqlar vasitəsilə kvant yerli minimumunu təyin etməyə imkan verdi – təbiət fiziki sistemi soyuduqda baş verənləri əks etdirən fiziki mənalı bir yanaşma” dedi Huang. “Məqsədimiz yerli minimumların tapılmasının təbii fiziki proseslərlə birbaşa əlaqə saxlayarkən sübut edilə bilən kvant üstünlüyü təmin edə biləcəyini müəyyən etmək idi.”

Yerli minimumun tapılması problemini həll etmək üçün tədqiqatçılar əvvəlcə kvant sistemlərinin təbii soyutma prosesini rəsmiləşdirdilər. Qlobal enerji minimumları olan əsas vəziyyətləri axtarmaq əvəzinə, onlar yerli minimumlara, kiçik təlaşların termal hamamda sistemin enerjisini artıq azaltmadığı dövlətlərə diqqət yetirdilər.

“Bizim təhlilimiz göstərdi ki, yerli minimuma qədər soyutma problemi klassik olaraq çətin və kvant baxımından asandır” dedi Leo Zhou.

“Klassik sərtliyi təyin etmək üçün biz kvant sistemlərinin açıq şəkildə qurulmasını təmin edirik, burada hər hansı bir yerli minimumdan universal kvant hesablamasını kodlaşdırmaq üçün istifadə oluna bilər, klassik olaraq həll edilə bilməyən bir vəzifədir.

“Daha sonra biz kvant kompüterinə təbii soyutma proseslərini təqlid edərək yerli minimumu səmərəli şəkildə tapmağa imkan verən kvant termal qradiyent eniş alqoritmini inkişaf etdirdik.”

Tədqiqatçıların bu araşdırma üçün öhdəsindən gəlməli olduqları ən böyük texniki çətinlik bəzi klassik sərt Hamiltoniyalıların suboptimal yerli minimuma malik olmadığını və ya başqa sözlə, onların enerji mənzərələrinin mükəmməl qaba bənzər formada olduğunu sübut etmək idi.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Buna nail olmaq üçün onlar kvant mürəkkəbliyi nəzəriyyəsindən ağıllı konstruksiyalar və istilik təlaşlarının enerji mənzərələrinə təsirini təhlil etmək üçün mürəkkəb riyazi alətlərdən istifadə etdilər.

“Fiziki sistemlərin yerli minimumlara qədər soyudulmasının kvant hesablamaları üçün universal olduğunu gördük” dedi Huang.

“Başqa sözlə, kvant kompüterləri yerli minimumları effektiv şəkildə tapa bilir, klassik kompüterlər isə tapa bilmir, belə ki, kvant kompüterləri klassiklərdən daha güclüdür. Bu nəticə cəlbedicidir, çünki onun aydın fiziki şərhi var: təbiət kvant sistemini soyuduqda, termal pozğunluqlar altında yerli minimumların tapılması problemini effektiv şəkildə həll edir.”

“Bundan əlavə, bizim nəticə adi müdrikliyə meydan oxuyan kvant çox bədən sistemlərini xarakterizə etmək üçün yeni bir yanaşmaya işarə edir” dedi Zhou.

“Yalnız yer vəziyyətlərinə diqqət yetirmək əvəzinə, biz onların yerli minimumlarını və ümumi enerji mənzərəsini öyrənə bilərik. Enerji landşaftının optimallaşdırılması hətta yeni fizikanın kəşfinə gətirib çıxara bilər – məsələn, gözlənilməz fiziki xüsusiyyətlərə malik anomal yerli minimum tapmaqla.”

Huang və onun həmkarları tərəfindən hazırlanmış yeni kvant alqoritmlərinin kvant sistemlərinin təbii soyumasını rəsmiləşdirdiyi və təkrarladığı aşkar edilmişdir. Bu alqoritmdən istifadə edərək tədqiqatçılar göstərdilər ki, kvant kompüterləri klassik kompüterləri böyük fərqlə üstələyərək enerjinin optimallaşdırılmasını əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər.

“Klassik alqoritmlər “ən yaxşı” həllinə çatdıqdan sonra, bizim kvant alqoritmimiz daha da aşağı enerji vəziyyətlərini tapa bilər – materialşünaslıq, kimya və fizikada hesablama yanaşmalarını potensial olaraq dəyişdirə bilər”, – Huang izah etdi.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=3096487112&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1741323970&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-03-quantum-algorithm-excels-local-minima.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMzLjAuNjk0My4xNDIiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90KEE6QnJhbmQiLCI5OS4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTQyIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMy4wLjY5NDMuMTQyIl1dLDBd&dt=1741323949873&bpp=1&bdt=79&idt=198&shv=r20250305&mjsv=m202502260101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1741323748%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1741323748%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1741323748%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C750x188%2C1005x124&nras=2&correlator=4696636016414&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=4465&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=712&eid=31090665%2C95332590%2C95344791%2C95352077%2C95354313%2C95354324%2C95354337%2C95354598%2C31090357%2C95353782&oid=2&psts=AOrYGskPHLYyEivyhHqqRmUap4_LuHrZniEEjQ8EhblZNKA5wz-Lupb_wARTBL4obXklA_SG7lEYzWiaylFYd1qxses88hQB%2CAOrYGsmEt8XJZyKmZlKUyDBUUIucmXSZp5z3tGRsFWOIzxkY3kmniFX5bg2yOw05rbgoMRcARclnt98HhpjEXavTAfpaMV691F9r8QXhq1bymV_hSPZb7Q&pvsid=840034221495447&tmod=2012634199&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=20605

Bu tədqiqatçılar qrupunun əldə etdiyi nəticələr kvant sistemlərinin yerli minimumlarını tapmaq üçün kvant hesablama sistemlərinin potensialını vurğulayır. Növbəti araşdırmalarında Huang və həmkarları alqoritmlərini daha da sınaqdan keçirərək və onu daha geniş ssenarilərə tətbiq etməklə son işlərinə əsaslanmağı planlaşdırırlar.

“Birincisi, bizim yanaşmamızın praktik kvant üstünlükləri təmin edə biləcəyi əlverişli enerji mənzərələri ilə fiziki cəhətdən uyğun kvant sistemlərini xarakterizə etməyi hədəfləyirik ” dedi Huang. “İkincisi, biz bu texnikaların klassik optimallaşdırma problemləri üçün kvant üstünlükləri verə biləcəyini araşdırırıq – potensial olaraq kvant sistemlərindən kənara təsirləri genişləndiririk.”

Növbəti tədqiqatların bir hissəsi olaraq, tədqiqatçılar yaxın müddətli kvant cihazlarından istifadə edərək təklif etdikləri metodun eksperimental nümayişini keçirməyi planlaşdırırlar. Bundan əlavə, onlar kvant sistemlərinin təbii soyutma imkanlarını üstələyə biləcək sintetik kvant prosesləri yaratmağa çalışacaqlar.

“Bizim əsas məqsədimiz təkcə nəzəri kvant üstünlüyü ilə praktik tətbiqlər arasındakı boşluğu aradan qaldırmaq deyil, həm də kvant çoxbədənli sistemləri başa düşmək və idarə etmək üçün yeni yollara öncülük etməkdir” dedi Huang və Zhou.

Daha çox məlumat: Chi-Fang Chen et al, Local minima in quantum system, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02781-4 .

Jurnal məlumatı: Təbiət Fizikası 

© 2025 Science X Network