Een onderzoeker van Skoltech heeft de hiaten opgevuld die kwantumsimulators verbinden met meer traditionele kwantumcomputers, het ontdekken van een nieuw computationeel universeel model van kwantumberekening, het variatiemodel. Het artikel werd gepubliceerd als een brief in het tijdschrift Fysieke beoordeling A . Het werk maakte de Editors' Suggestie lijst.

Een kwantumsimulator is gebouwd om eigenschappen te delen met een doelkwantumsysteem dat we willen begrijpen. Vroege kwantumsimulators waren 'toegewijd' - dat betekent dat ze niet konden worden geprogrammeerd, afgestemd of aangepast en kan dus een of zeer weinig doelsystemen nabootsen. Moderne kwantumsimulators maken enige controle over hun instellingen mogelijk, meer mogelijkheden bieden.

In tegenstelling tot kwantumsimulatoren, de lang beloofde kwantumcomputer is een volledig programmeerbaar kwantumsysteem. Hoewel het bouwen van een volledig programmeerbare kwantumprocessor ongrijpbaar blijft, lawaaierige kwantumprocessors die korte kwantumprogramma's kunnen uitvoeren en beperkte programmeerbaarheid bieden, zijn nu beschikbaar in toonaangevende laboratoria over de hele wereld. Deze kwantumprocessors staan ​​dichter bij de meer gevestigde kwantumsimulators.

Ondanks dat de huidige prototype-quantumprocessors last hebben van ruis en een algemeen gebrek aan beheersbaarheid, we hebben geweldige demonstraties gezien van de suprematie van kwantumcomputers door zowel Google als wetenschappers in China. Quantum computationele suprematie laat zien dat kwantumprocessors bepaalde taken aanzienlijk sneller kunnen uitvoeren dan zelfs 's werelds toonaangevende supercomputers.

Quantum computationele suprematie werd bereikt met behulp van slechts beperkte programmeerbaarheid:een vast en kort kwantumprogramma, of circuit, kan worden afgestemd, gevolgd door simplistische kwantummetingen. Onderzoekers over de hele wereld vragen zich af in hoeverre deze simplistische benadering kan worden doorgevoerd in de richting van toepassingen die praktischer zijn dan kwantumsuprematie.

"Wanneer wordt een kwantumsimulator een kwantumcomputer? De kwantumprocessors bij Google en elders zijn vaak beschreven als 'ergens tussen een speciale kwantumsimulator en een programmeerbare kwantumcomputer'. De ad-hocbenadering die door Google en anderen werd gebruikt, was om Variationeel afstemmen van een kwantumcircuit om een ​​klassiek berekende kostenfunctie te minimaliseren. Deze benadering blijkt een universeel model van kwantumberekening te vertegenwoordigen, wat betekent dat een kwantumsimulator slechts beperkte extra controle nodig heeft om algemene kwantumalgoritmen uit te voeren, "Skoltech's universitair hoofddocent Jacob Biamonte merkt op.

Biamonte, die aan het hoofd staat van het Laboratorium voor Quantum Informatieverwerking, heeft bewezen, als de redacteuren van de tijdschriftnota, "dat de hedendaagse variatiebenadering van door kwantum verbeterde algoritmen een universeel model van kwantumberekening mogelijk maakt." De redactie ging verder met te zeggen, "Dit brengt de middelen die nodig zijn voor universele kwantumberekening dichter bij hedendaagse kwantumprocessors."

"De studie overbrugt de kloof tussen een programmeerbare kwantumsimulator en een universele kwantumcomputer. De analyse bood een nieuwe manier om kwantumalgoritmen te implementeren met behulp van een variatiebenadering, "zegt Biamonte.