Freie Universität Berlin, Merilend Universiteti və NIST, Google AI və Abu Dabi tədqiqatçıları superkeçirici kvant simulyatorunda bosonik həyəcanların sərbəst Hamilton parametrlərini etibarlı şəkildə qiymətləndirməyə başladılar. Onların hazırladıqları protokollar, arXiv- də əvvəlcədən dərc edilmiş məqalədə təsvir edilmişdir , klassik kompüterlərin hüdudlarından kənara çıxan yüksək dəqiqlikli kvant simulyasiyalarının həyata keçirilməsinə kömək edə bilər.

“Google AI komandasının dostlarından mənə zəng edəndə Braziliyada konfransda iştirak edirdim” dedi məqalənin ilk müəllifi Jens Eisert Phys.org-a.

“Onlar Sycamore superkeçirici kvant çipini Hamilton öyrənmə üsulları ilə kalibrləməyə çalışırdılar və ciddi maneələrlə qarşılaşdılar və köməyə çağırdılar. Həm analoq kvant simulyasiyası ideyaları, həm də sistemlərin identifikasiyası metodologiyası üzərində çox işlədiyim üçün mən həqiqətən də maraqlı oldum.”

Eisert ilk dəfə dostları tərəfindən ona verilən problemi nəzərdən keçirməyə başlayanda, o, həllinin asan olması lazım olduğunu düşündü. Bununla belə, o, tezliklə başa düşdü ki, bu, gözləniləndən daha çətin olacaq, çünki komandanın sistemindəki Hamilton operatorunun tezlikləri mövcud məlumatlardan naməlum Hamiltonianı müəyyən etmək üçün kifayət qədər dəqiq bərpa edilməmişdir.

“Mən iki son dərəcə ağıllı fəlsəfə doktoru tələbəsini, Ingo Roth və Dominik Hangleiter’i dəvət etdim və biz birlikdə, prinsipcə, yəni məlumatlar daxil olana qədər super rezolyutsiya ideyalarından istifadə edərək tez bir həll tapdıq” dedi.

“Daha bir neçə il çəkdi ki, biz Hamilton təliminin ideyalarını real genişmiqyaslı eksperimentlərə tətbiq etmək üçün kifayət qədər möhkəm etməyi başa düşdük.

“Bu arada, başqa bir fəlsəfə doktoru tələbəsi Jonas Fuksa qoşulmuşdu, digər ikisi isə çoxdan məzun olmuşdu. Bu, Google AI səylərinin eksperimental rəhbəri Pedram Roushanın israrlı qalmasına və əla məlumat təqdim etməsinə kömək etdi. Sonda , illər sonra, illər əvvəl Zoom zəngində qaldırılan sualın həllini tapdıq.”

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=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1728975245&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-10-protocols-hamiltonian-parameters-superconducting-quantum.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI5LjAuNjY2OC45MCIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI5LjAuNjY2OC45MCJdLFsiTm90PUE_QnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEyOS4wLjY2NjguOTAiXV0sMF0.&dt=1728971692119&bpp=1&bdt=117&idt=71&shv=r20241010&mjsv=m202410080101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Ddd084782a3980897%3AT%3D1725971170%3ART%3D1728975103%3AS%3DALNI_Ma1uv12HX_ctV-7loP2Dla_dLGslw&eo_id_str=ID%3D6cdee71e935b6dcb%3AT%3D1725971170%3ART%3D1728975103%3AS%3DAA-AfjZEH1DAbfRV50frmhACTroQ&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=403561780582&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=1976&biw=1903&bih=911&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C31087941%2C31087986%2C44798934%2C95332927%2C95341936%2C95343455%2C95344189%2C95344777&oid=2&pvsid=3924678591692386&tmod=365233425&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fsort%2Fdate%2Fall%2Fpage11.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C911&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

Superkeçirici kvant simulyatorunun Hamilton dinamikasını öyrənmək üçün Eisert və onun həmkarları müxtəlif üsullardan istifadə etdilər. Birincisi, tədqiqatçılar düzgün Hamilton tezliklərinə nail olmaq üçün öz dəyərin qiymətləndirilməsinin həllini artırmaq üçün bir üsul olan super rezolyutsiyadan istifadə etdilər.

Daha sonra Hamilton operatorunun öz fəzalarını bərpa etmək üçün manifold optimallaşdırma kimi tanınan bir texnikadan istifadə etdilər, əslində Hamiltonianı bərpa etdilər. Manifoldun optimallaşdırılması dəyişənlərin standart Evklid fəzasında deyil, manifoldda (hamar və əyri boşluq) yerləşdiyi mürəkkəb problemləri həll etmək üçün xüsusi optimallaşdırma alqoritmlərinin istifadəsini nəzərdə tutur.

“Güclü hesablamalara nail olmaq üçün biz bir sıra ideyaları birləşdirdik” deyə Eisert izah etdi.

“Hətta yandırma və söndürmə proseslərini başa düşmək də vacib idi, çünki bu proseslər mükəmməl və ani deyil (və hətta unitar deyil), buna görə də hissələrində ümumiyyətlə Hamiltonian olmayan Hamilton təkamülünü uyğunlaşdırmağa çalışsanız, insan bir nəticə əldə edir. Nəhayət, TensorEsprit adlandırdığımız siqnal emalının yeni üsulları böyük sistem ölçülərinə qədər möhkəm bərpa etməyə imkan verdi.”

Tədqiqatçılar öz məqalələrində TensorEsprit adlandırdıqları super rezolyusiyanı həyata keçirmək üçün yeni bir texnika təqdim edirlər. Bu texnikanı manifold optimallaşdırma metodu ilə birləşdirərək, iki Sycamore prosessoru arasında paylanmış 14-ə qədər birləşdirilmiş superkeçirici kubit üçün Hamilton parametrlərini möhkəm şəkildə müəyyən edə bildilər.

“İlk mərhələdə Hamilton öyrənmə üsullarının əhəmiyyətini başa düşmək vacib idi” dedi Eisert.

“O zaman xüsusi fəzaları mənalı şəkildə bərpa etmək olar, o halda ki, öz dəyərləri son dərəcə dəqiq bilinir. Layihənin sonrakı mərhələlərində biz çətin şəkildə başa düşdük ki, Hamiltonian öyrənməsindən məlumatları orada təqdim edən bu qədər az nəşr var: bunu etmək çox çətindir. praktiki məlumatlar üçün işləyin.”

Tədqiqatçılar tərəfindən aparılan ilkin sınaqlar onların təklif etdiyi texnikaların miqyaslana bilən və böyük kvant prosessorlarına güclü şəkildə tətbiq oluna biləcəyini göstərir. Onların işi kvant prosessorlarının Hamilton parametrlərini xarakterizə etmək üçün oxşar yanaşmaların inkişafına ilham verə bilər.

Növbəti tədqiqatlarının bir hissəsi olaraq, Eisert və həmkarları öz metodlarını qarşılıqlı təsir göstərən kvant sistemlərinə tətbiq etməyi planlaşdırırlar . Onlar həmçinin tenzor şəbəkələrindən əldə edilən oxşar fikirləri ilk dəfə fizik Immanuel Bloch tərəfindən təqdim edilən soyuq atomlardan ibarət kvant sistemlərinə tətbiq etmək üzərində işləyirlər.

“Düşünürəm ki, bu sahə gələcəkdə əhəmiyyətli olacaq”, – Eisert əlavə edib. “Köhnə və lakin tez-tez qiymətləndirilməyən bir sual, sistemin Hamiltonianının əslində nə olduğu ilə bağlıdır. Bu sual artıq kvant mexanikası üzrə əsas mühazirələrdə verilir. Çünki o, sistemi xarakterizə etsə də, çox vaxt onun məlum olduğu güman edilir. çox vaxt belə olmayan fərziyyə.

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=2053027255&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1728975269&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-10-protocols-hamiltonian-parameters-superconducting-quantum.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI5LjAuNjY2OC45MCIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI5LjAuNjY2OC45MCJdLFsiTm90PUE_QnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEyOS4wLjY2NjguOTAiXV0sMF0.&dt=1728971692119&bpp=1&bdt=117&idt=86&shv=r20241010&mjsv=m202410080101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Ddd084782a3980897%3AT%3D1725971170%3ART%3D1728975103%3AS%3DALNI_Ma1uv12HX_ctV-7loP2Dla_dLGslw&eo_id_str=ID%3D6cdee71e935b6dcb%3AT%3D1725971170%3ART%3D1728975103%3AS%3DAA-AfjZEH1DAbfRV50frmhACTroQ&prev_fmts=0x0%2C750x188%2C1005x124&nras=2&correlator=403561780582&frm=20&pv=1&tl=az&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=4281&biw=1903&bih=911&scr_x=0&scr_y=651&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C31087941%2C31087986%2C44798934%2C95332927%2C95341936%2C95343455%2C95344189%2C95344777&oid=2&psts=AOrYGsne-vRmcGT1lQFkcY3aI-H5jXNaaC3E73SPMyKdqqrLDdbe4yOdBfGO5WZyxYDJuCtCIjmY8P7feBhDi6op8PVMwwF-Wz1-VfZ7yFCNINPWtHZGag%2CAOrYGskAXQLX-ykHgre991NxvYp3F6DJXlNVEXaVPJ8cMmvwXIlt1sUNjOqC4AORntwuGp2Pp7UDAWwqyBREyyNUuFQxIaup&pvsid=3924678591692386&tmod=365233425&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fsort%2Fdate%2Fall%2Fpage11.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C911&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=M

“Günün sonunda, təcrübələr yalnız hər zaman məlumat istehsal edir və buna görə də, kvant mexanikasında yalnız Hamiltonianı dəqiq bilsəniz, proqnozlaşdırıcı gücə sahib olursunuz. Beləliklə, məlumatlardan necə öyrənə biləcəyiniz sual yaranır.”

Həmilton operatorlarının konseptual anlayışına töhfə verməklə yanaşı, tədqiqatçıların gələcək tədqiqatları kvant texnologiyalarının inkişafına məlumat verə bilər. Analoq kvant simulyatorlarının səciyyələndirilməsinə kömək etməklə, əslində onlar yüksək dəqiqlikli kvant simulyasiyalarının həyata keçirilməsi üçün yeni imkanlar aça bilərdilər.

“Analoq kvant simulyasiyası mürəkkəb kvant sistemləri və materiallarını laboratoriyada son dərəcə dəqiq şəraitdə yenidən yaratmaqla onları yeni üsulla tədqiq etməyə imkan verir”, – Eisert izah etdi.

“Ancaq bu fikir yalnız məntiqlidir və dəqiq proqnozlarla əlaqələndirilir – əgər siz sistemi tam olaraq xarakterizə edən Hamiltonianı bilirsinizsə.”

Ətraflı məlumat: Dominik Hangleiter və digərləri, Superkeçirici kvant prosessorunun Hamilton dinamikasını möhkəm öyrənmək, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2108.08319

Jurnal məlumatı: arXiv