Новый квантовый алгоритм решил «невозможную» задачу за секунды

Разработан алгоритм, решающий сложнейшие задачи материаловедения за секунды вместо недель. Используя принцип тензорных сетей, ученые научились моделировать квазикристаллы, что станет ключом к созданию стабильных квантовых процессоров и электроники, потребляющей минимум энергии.

Технология позволяет с идеальной точностью моделировать структуру квазикристаллов.

Источник: Unsplash

Ученые из университета Аалто (Финляндия) представили квантово-инспирированный алгоритм, который за несколько секунд справляется с вычислениями, непосильными для самых мощных классических суперкомпьютеров. Технология позволяет с идеальной точностью моделировать структуру квазикристаллов. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Квазикристаллы — это уникальные структуры, которые обладают упорядоченным, но никогда не повторяющимся узором. Из-за этого их математическое описание требует работы с огромными матрицами данных. До сих пор моделирование таких систем считалось «невозможной» задачей из-за экспоненциального роста сложности вычислений.

Магия тензорных сетей

Разработка финских ученых основана на методе тензорных сетей. Алгоритм умеет представлять сложные квантовые функции на сверхтонких сетках, отсекая избыточную информацию. Это позволяет сжимать данные так эффективно, что расчеты, занимавшие недели, теперь проходят мгновенно.

Вместо того чтобы просчитывать каждую частицу по отдельности, алгоритм видит общую картину взаимодействий

Источник: Unsplash

Профессор Ари Хариджу объясняет, что этот метод работает как «умное сжатие» в цифровом фото, но для законов физики. Вместо того чтобы просчитывать каждую частицу по отдельности, алгоритм видит общую картину взаимодействий. Это открывает путь к изучению топологических изоляторов и других экзотических состояний материи.

Зачем это электронике

Практическая ценность открытия огромна. Моделирование подобных материалов необходимо для создания топологических кубитов — основы для стабильных квантовых компьютеров, которые не боятся внешних помех. Также алгоритм поможет в разработке ультраэффективных полупроводников, которые практически не нагреваются при работе.

Теперь исследователи могут «конструировать» новые материалы прямо на экране монитора, прежде чем пытаться синтезировать их в лаборатории. Это на годы ускорит разработку электроники следующего поколения и поможет найти решение для передачи энергии без потерь. Квантовый мир стал на один шаг понятнее и доступнее для инженеров.

Ранее Наука Mail рассказывала, что физики сообщили об открытии, которое поможет создать мини-квантовые компьютеры.