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新算法将物理问题转化为量子语言

   2023-12-28   来源:科技日报   

   谷歌公司科学家设计出一种算法,可将复杂的物理问题转化为量子物理学的语言,这可能使量子计算机变得更有用。相关论文发表于最近的《物理评论X》杂志。

 
  一旦量子计算机变得足够强大,它们可能会对加密、药物研发等特定任务有用,但是否能解决许多传统计算机无法处理的科学问题,目前仍是未知数。
 
  最新研究负责人赖安·巴布什及其同事开发出一种算法,可翻译大量传统物理问题,使其能在量子计算机上运行。而且,在量子计算机上模拟某一类重要的传统系统时,运算速度会得到指数级提升。
 
  研究团队解释说,任何受到外力干扰的稳定系统,比如凯夫拉背心突然被子弹击中,都可用描述球和弹簧这类系统的数学语言予以描述。这些系统中的物体遵守胡克定律,来回反弹。
 
  研究发现,无论多么复杂,这些传统弹簧系统的数学描述都可表示为薛定谔方程的某个版本,该方程描述了任何量子系统随时间的变化规律。
 
  通过观察两个方程之间的相似性并使用对称性,研究人员编写出一种算法,将弹簧移动的距离和速度转换为薛定谔方程的语言以及量子计算机使用的量子比特。这种球和弹簧系统可描述许多物理问题,包括大多数波浪状系统,如神经元活动图或从表面反射的光等。
 
  巴布什团队目前还没有计算出运行算法需要多少量子比特,可能超出了今天的量子计算机拥有的量子比特数,解决这些物理问题或是首批纠错量子计算机的应用领域之一。

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