Nowe badanie: Symulacje kwantowe topologii zwiększają potencjał komputerów kwantowych.

WarsawBadacze z National University of Singapore (NUS) dokonali znaczącego postępu, dokładnie symulując wyższe rzędy topologicznych sieci krystalicznych za pomocą cyfrowych komputerów kwantowych. To osiągnięcie wspiera badania zaawansowanych materiałów kwantowych, które są znane ze swoich stabilnych stanów kwantowych i posiadają wiele zastosowań technologicznych.

Badania te są istotne z kilku powodów: umożliwiają symulację skomplikowanych sieci HOT za pomocą podstawowych łańcuchów spinowych na cyfrowych komputerach kwantowych, wprowadzają nowe techniki redukcji błędów w celu poprawy dokładności na obecnych hałaśliwych urządzeniach kwantowych średniej skali (NISQ) oraz otwierają nowe możliwości, w których komputery kwantowe mogą przewyższyć komputery klasyczne w określonych zadaniach.

Badanie koncentruje się na stanach topologicznych materii, które są znane ze swoich unikalnych właściwości. Izolatory topologiczne, które stanowią jedną z tych grup materiałów, pozwalają na przepływ prądu elektrycznego jedynie po ich powierzchniach lub krawędziach, podczas gdy wnętrze pozostaje nieprzewodzące. Te cechy sprawiają, że są one bardzo obiecujące przy tworzeniu urządzeń wymagających niezawodnego transportu lub przekazywania sygnałów.

Adiunkt Lee Ching Hua wraz ze swoim zespołem z powodzeniem zaprogramowali cyfrowe komputery kwantowe do modelowania dużych, złożonych sieci. Ta metoda wykorzystuje wysoką pojemność przechowywania bitów kwantowych. Dzięki wykorzystaniu mniejszych zasobów i redukcji szumu uzyskali bardzo dokładne pomiary zachowań stanów topologicznych i widm śródprzerwowych, nawet dla teoretycznych materiałów w wyższych wymiarach.

Zobacz również:

Dzisiaj · 12:24

Przełomowy proces przekształca odpady w ekologiczne paliwo lotnicze

Postęp ten jest istotny, ponieważ pokazuje, że komputery kwantowe mogą być praktycznie wykorzystywane w naukach o materiałach. Mimo że obecne urządzenia kwantowe mają błędy, metody zespołu pozwalają badać materiały kwantowe, których wcześniej nie mogliśmy analizować. Wskazuje to, że w przyszłości możemy używać komputerów kwantowych do tworzenia nowych materiałów o określonych cechach, co może zrewolucjonizować dziedziny takie jak elektronika, fotonika i przetwarzanie informacji kwantowej.

Badacze opublikowali swoje wyniki w czasopiśmie Nature Communications, przedstawiając, jak ich odkrycia mogą być zastosowane w praktyce. Ich metoda jest skalowalna i stanowi zarówno sukces naukowy, jak i krok naprzód w kierunku wykorzystania technologii kwantowej w inżynierii materiałowej oraz innych dziedzinach.

Wykorzystanie zaawansowanych technik symulacyjnych w cyfrowych komputerach kwantowych może prowadzić do znaczących usprawnień w różnych dziedzinach, w tym:

• Inżynierii Materiałowej: Tworzenie materiałów o określonych właściwościach do zaawansowanych zastosowań.
• Obliczeniach Kwantowych: Ulepszone metody korekcji błędów, które zwiększą efektywność działania urządzeń kwantowych.
• Aplikacjach Technologicznych: Budowanie mocniejszych i bardziej wydajnych systemów dla transportu i komunikacji.

W miarę postępu technologii kwantowej, prawdopodobnie będziemy w stanie symulować złożone struktury topologiczne, co otworzy nowe kierunki badań oraz innowacyjne rozwiązania technologiczne. Osiągnięcie zespołu z NUS przygotowuje nas na przyszłe odkrycia i zastosowania w szybko rozwijającej się dziedzinie materiałów kwantowych.