Группа физиков из американского Национального института стандартов и технологий (NIST) разработала алгоритм для квантового компьютера, позволяющий эффективно моделировать процесс столкновения элементарных частиц.
«У нас есть теоретическая модель квантового компьютера, и один из главных вопросов заключается в том, какой происходящий в природе физический процесс эта модель способна представлять эффективно. Возможно, столкновение элементарных частиц или даже поведение Вселенной на раннем этапе», – цитируются в пресс-релизе NIST слова Стивена Джордана, специалиста подразделения прикладной и вычислительной математики NIST.
Для компьютеров традиционной архитектуры такая задача слишком сложна, поскольку квантовое состояние взаимодействующих частиц приводит к быстрому росту требуемых вычислительных мощностей при каждом уточнении модели. В силу своей природы у квантового компьютера не будет такой проблемы. По мнению Джона Прескилла, профессора теоретической физики Калифорнийского технологического института, такое моделирование позволит повышать сложность решаемой проблемы, увеличивая энергию частиц и столкновений.
До создания подходящего квантового компьютера ещё далеко, однако предложенный алгоритм не зависит от особенностей его будущей архитектуры. В ряде экспериментов с элементарными частицами он позволит отказаться от использования коллайдера, обеспечив предварительный отсев множества вариантов проведения опыта. Практической проверке на ускорителях элементарных частиц будут подвергаться только значимые результаты, что в разы увеличит эффективность использования самого дорогостоящего оборудования в мире и существенно ускорит прогресс в квантовой физике.
Подобный переворот в квантовой химии произвели алгоритмы предварительной оптимизации геометрии молекул – число исходных вариантов сократилось на порядки. Вместо месяцев поиск наиболее выгодного энергетического состояния стал исчисляться сутками, а то и часами.