Een routekaart voor de toekomstige richting van kwantumsimulatie is uiteengezet in een paper dat mede is geschreven aan de Universiteit van Strathclyde.

Quantumcomputers zijn enorm krachtige apparaten met een snelheid en rekencapaciteit die ver buiten het bereik van klassieke of binaire computers ligt. In plaats van een binair systeem van nullen en enen, werkt het via superposities, die nullen, enen of beide tegelijk kunnen zijn.

De voortdurend evoluerende ontwikkeling van kwantumcomputing heeft het punt bereikt dat het een voordeel heeft ten opzichte van klassieke computers voor een kunstmatig probleem. Het kan toekomstige toepassingen hebben op een groot aantal gebieden. Een veelbelovende klasse van problemen betreft de simulatie van kwantumsystemen, met mogelijke toepassingen zoals het ontwikkelen van materialen voor batterijen, industriële katalyse en stikstofbinding.

Het artikel, gepubliceerd in Nature , onderzoekt de mogelijkheden op korte en middellange termijn voor kwantumsimulatie op analoge en digitale platforms om het potentieel van dit gebied te helpen evalueren. Het is mede geschreven door onderzoekers van Strathclyde, het Max Planck Institute of Quantum Optics, Ludwig Maximilians University in München, München Center for Quantum Science and Technology, de University of Innsbruck, het Institute for Quantum Optics en Quantum Information van de Oostenrijkse Academie of Sciences en Microsoft Corporation.

Professor Andrew Daley, van Strathclyde's Department of Physics, is hoofdauteur van het artikel. Hij zegt dat "er de afgelopen jaren veel opwindende vooruitgang is geboekt in analoge en digitale kwantumsimulatie, en kwantumsimulatie is een van de meest veelbelovende gebieden van kwantuminformatieverwerking. Het is al behoorlijk volwassen, zowel wat betreft de ontwikkeling van algoritmen , en in de beschikbaarheid van aanzienlijk geavanceerde analoge kwantumsimulatie-experimenten internationaal."

"In de geschiedenis van computers bestonden klassieke analoge en digitale computers al meer dan een halve eeuw naast elkaar, met een geleidelijke overgang naar digitale computers, en we verwachten dat hetzelfde zal gebeuren met de opkomst van kwantumsimulatie."

"Als volgende stap in de ontwikkeling van deze technologie is het nu belangrijk om 'praktisch kwantumvoordeel' te bespreken, het punt waarop kwantumapparaten problemen van praktisch belang oplossen die niet haalbaar zijn voor traditionele supercomputers."

"Veel van de meest veelbelovende kortetermijntoepassingen van kwantumcomputers vallen onder de paraplu van kwantumsimulatie:het modelleren van de kwantumeigenschappen van microscopische deeltjes die direct relevant zijn voor het begrijpen van moderne materiaalwetenschap, hoge-energiefysica en kwantumchemie."

"Kwantumsimulatie zou in de toekomst mogelijk moeten zijn op fouttolerante digitale kwantumcomputers met meer flexibiliteit en precisie, maar het kan vandaag ook al worden gedaan voor specifieke modellen door middel van speciale analoge kwantumsimulators. Dit gebeurt op een analoge manier als het onderzoek van aerodynamica, die kan worden uitgevoerd in een windtunnel of door simulaties op een digitale computer. Waar aerodynamica vaak een kleiner schaalmodel gebruikt om iets groots te begrijpen, nemen analoge kwantumsimulators vaak een groter schaalmodel om iets nog kleiners te begrijpen. "

"Analoge kwantumsimulatoren gaan nu van het leveren van kwalitatieve demonstraties van fysieke verschijnselen naar het leveren van kwantitatieve oplossingen voor inheemse problemen. Een bijzonder opwindende manier om op korte termijn vooruit te komen, is de ontwikkeling van een reeks programmeerbare kwantumsimulators die digitale en analoge technieken hybridiseren. potentieel omdat het de beste voordelen van beide kanten combineert door gebruik te maken van de native analoge operaties om sterk verstrengelde toestanden te produceren." + Verder verkennen

Quantumcomputer werkt met meer dan nul en één