Un investigador de Skoltech ha llenado los vacíos que conectan los simuladores cuánticos con las computadoras cuánticas más tradicionales, descubrir un nuevo modelo computacionalmente universal de computación cuántica, el modelo variacional. El artículo fue publicado como una carta en la revista. Revisión física A . El trabajo fue incluido en la lista de sugerencias de los editores.

Se construye un simulador cuántico para compartir propiedades con un sistema cuántico objetivo que deseamos comprender. Los primeros simuladores cuánticos estaban "dedicados", lo que significa que no se podían programar, sintonizados o ajustados y, por lo tanto, podrían imitar uno o muy pocos sistemas de destino. Los simuladores cuánticos modernos permiten cierto control sobre su configuración, ofreciendo más posibilidades.

A diferencia de los simuladores cuánticos, la computadora cuántica prometida desde hace mucho tiempo es un sistema cuántico totalmente programable. Si bien la construcción de un procesador cuántico totalmente programable sigue siendo difícil de alcanzar, Los procesadores cuánticos ruidosos que pueden ejecutar programas cuánticos cortos y ofrecen una capacidad de programación limitada ahora están disponibles en los principales laboratorios de todo el mundo. Estos procesadores cuánticos están más cerca de los simuladores cuánticos más establecidos.

A pesar de que los prototipos de procesadores cuánticos actuales sufren de ruido y una falta general de control, Hemos visto demostraciones asombrosas de supremacía computacional cuántica por parte de Google y de científicos en China. La supremacía computacional cuántica muestra que los procesadores cuánticos pueden realizar ciertas tareas mucho más rápido que incluso las principales supercomputadoras del mundo.

La supremacía computacional cuántica se logró utilizando solo una programabilidad limitada:un programa cuántico fijo y corto, o circuito, se puede sintonizar, seguido de medidas cuánticas simplistas. Investigadores de todo el mundo se preguntan hasta qué punto este enfoque simplista podría llevarse hacia aplicaciones que son más prácticas que la supremacía cuántica.

"¿Cuándo un simulador cuántico se convierte en una computadora cuántica? Los procesadores cuánticos en Google y en otros lugares a menudo se han descrito como" situados en algún lugar entre un simulador cuántico dedicado y una computadora cuántica programable ". El enfoque ad hoc utilizado por Google y otros fue sintonizar variacional un circuito cuántico para minimizar una función de costo calculada clásicamente. Este enfoque resulta representar un modelo universal de computación cuántica, lo que significa que un simulador cuántico solo necesita un control adicional limitado para ejecutar algoritmos cuánticos generales, "Observa el profesor asociado de Skoltech, Jacob Biamonte.

Biamonte, quien dirige el Laboratorio de Procesamiento de Información Cuántica, ha demostrado, como los editores de la nota de la revista, "que el enfoque variacional contemporáneo de los algoritmos mejorados cuánticos permite un modelo universal de computación cuántica". Los editores continuaron diciendo:"Esto acerca los recursos necesarios para la computación cuántica universal a los procesadores cuánticos contemporáneos".

"El estudio cierra la brecha entre un simulador cuántico programable y una computadora cuántica universal. El análisis proporcionó un nuevo medio para implementar algoritmos cuánticos utilizando un enfoque variacional, "Dice Biamonte.