Konstanz Universiteti tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

(a) 2D QED-in Kogut-Susskind modelinin kvant simulyasiyası üçün əsas sxem (qalın kənarlar). (b) Qudit hərəkətlilik zonası. (c) Metodumuzun tətbiqini (“QuanTile”, kəsikli xətlər) Qiskit-in AIRouter [19] (tam xətlər) ilə müqayisə edən müqayisə nəticələri. Mənbə: Physical Review Letters (2026). DOI: 10.1103/cswp-xy7k

Kvant kompüter tədqiqatları sürətlə inkişaf edir. Lakin bugünkü cihazlar hələ də əhəmiyyətli məhdudiyyətlərə malikdir: Məsələn, kvant hesablamasının uzunluğu ciddi şəkildə məhduddur – yəni yüksək həssas sistemdə ciddi bir səhv baş verməzdən əvvəl kvant bitləri arasında mümkün qarşılıqlı təsirlərin sayı. Bu səbəbdən hesablama əməliyyatlarını mümkün qədər səmərəli və qənaətcil saxlamaq vacibdir.

Konstanz Universitetindən olan fiziklər Guido Burkard və Joris Kattemölle kvant simulyasiyasının nümunəsinə əsaslanaraq simmetriyadan istifadənin lazım olan hesablama səyini necə kəskin şəkildə azaltdığını göstərirlər: Onlar tələb olunan hesablama səyini min dəfə və ya daha çox azaltmaq üçün kvant sistemlərində təkrarlanan nümunələrdən istifadə edirlər. Metod artıq Physical Review Letters jurnalında dərc olunub .

Kvant simulyasiyalarının sürətləndirilməsi

Kvant kompüterinin ən vacib tətbiqlərindən biri kvant simulyasiyadır. Bu prosesdə kvant kompüteri fərqli, mürəkkəb bir kvant sistemini simulyasiya etmək üçün istifadə olunur – məsələn, yeni materialların xüsusiyyətlərini hesablamaq üçün material tədqiqatlarında və ya yeni dərmanların qarşılıqlı təsirini proqnozlaşdırmaq üçün əczaçılıqda.

Yalnız bir problem var: Kvant kompüteri faktiki hesablamasına başlamazdan əvvəl bir növ ilkin hesablama tələb olunur. Bu ilk addımda simulyasiya ediləcək kvant sisteminin strukturu kompüterdəki kvant bitlərinin düzülüşünə uyğunlaşdırılır. Kvant sistemi adətən dövri qəfəsdən , məsələn, pətək qəfəsindən ibarətdir. Bu qəfəsdə düyünlər mümkün hissəcik mövqelərini, kənarları isə aralarında baş verə biləcək qarşılıqlı təsirləri göstərir.

Kvant kompüteri, belə desək, simulyasiya edilmiş kvant sisteminin bu “nümunəsini” öz kvant bitlərinin arxitekturasına necə köçürəcəyini hesablamalıdır. Hazırda Forschungszentrum Jülich və RWTH Aachen Universitetində tədqiqatçı olan Kattemölle izah edir: “Bu hesablama hətta kvant kompüteri üçün belə mürəkkəbdir”.

Bu çeşidləmə işi üçün əvvəllər simulyasiya edilmiş kvant sisteminin hər bir fərdi mövqeyi ayrıca hesablanmalı idi. İndi Kattemölle və Burkard hesablama prosesini əhəmiyyətli dərəcədə asanlaşdıran fərqli bir metod təklif edirlər: Fərdi mövqeləri nöqtə-nöqtə hesablamaq əvəzinə, hesablamanı sadələşdirmək üçün kvant sistemlərində müntəzəm, təkrarlanan nümunələrdən istifadə edirlər.

Mozaikanın surətini çıxarmaq

Metod sadə bir şəkil ilə təsvir edilə bilər: özünüzü mozaika surətini çıxarmaq istədiyinizi təsəvvür edin. Naxışı plitə-plitə kağıza köçürə bilərsiniz, amma proses çox zəhmətli olardı və uzun çəkərdi. Lakin, mozaikanın həmişə eyni adi naxışdan ibarət olduğunu bilirsinizsə, xarakterik bir hissə götürüb sadəcə təkrarlaya bilərsiniz. Bu, rəsm prosesini çox sürətləndirir, çünki indi ayrı-ayrı daşlar əvəzinə bütöv bir qrup daş “bir hərəkətə” yerləşdirirsiniz. Eyni nəticə ilə qarşılaşırsınız, amma ora çatmaq daha asandır.

Kattemölle və Burkardın kvant simulyasiya metodu çox oxşar şəkildə işləyir: Hesablama artıq tək nöqtələrə deyil, prosesi əhəmiyyətli dərəcədə asanlaşdıran bütün təkrarlanan klasterlərə əsaslanır. Metod, xüsusilə kristallar kimi bərk cisimlərin dövri olaraq təkrarlanan atomların düzülüşündən ibarət olduğu materialşünaslıq sahəsində kvant simulyasiyaları üçün uyğundur. Proses həm ikiölçülü, həm də üç və daha yüksək ölçülü kvant sistemləri üçün işləyir.

Burkard deyir: “Nəticəmiz metodun bütün növ dövri strukturlar üçün işlədiyinin riyazi sübutunu və həmçinin simulyasiya edilmiş kvant bitlərinin nümunələrini kvant bitlərinizin arxitekturasına köçürmək üçün istifadə edə biləcəyiniz sərbəst şəkildə mövcud olan bir proqram təminatını (açıq mənbə) təmin etməsini əhatə edir”.

Nəşr detalları

Joris Kattemölle və digərləri, Tərcümə Olaraq Dəyişməz Sistemlər üçün Səmərəli Kvant Simulyasiya, Fiziki İcmal Məktubları (2026). DOI: 10.1103/cswp-xy7k

Jurnal məlumatları: Fiziki icmal məktubları 

Əsas anlayışlar

Kvant alqoritmləri və hesablama2 ölçülü sistemlər3 ölçülü sistemlərKristal sistemlərKvant çoxcisimli sistemlərKondensasiya olunmuş maddədə qəfəs modelləri

Konstanz Universiteti tərəfindən təmin edilir