Google Quantium Simulator создает субатомную бабочку Хофштадтера

В тот момент, когда вы думали, что квантовые симуляторы могут только хрустить числами, они надевают коврик с наркотиками и начинают делать гобелены.

Этот психоделический образ - это не просто что-то, на что можно смотреть после пары ударов. Она называется бабочка Хофштадтера и на самом деле представляет собой карту поведения электронов в сильном магнитном поле. Каждое расщепление и сдвиг этих субатомных частиц прекрасно воспроизводятся фотонами внутри квантового чипа Google.

Бабочка Хофштадтер была открыта в 1976 году и всегда была не более чем обоснованным предположением о том, как электроны падают и движутся внутри магнитного поля. Благодаря этой совместной исследовательской работе Google и ученых из университетов в Калифорнии, Сингапуре и Греции, опубликованной в четверг в Наука Теперь у нас есть намного лучшее представление о том, как выглядит это явление.

Все это стало возможным благодаря квантовым симуляторам, которые являются квантовыми компьютерами специального назначения. Они не могут решить любой Проблема, как теоретические квантовые компьютеры, может, но они могут быть использованы для решения конкретных проблем.

Проблема здесь заключалась в том, что обычные компьютеры не могли точно отобразить частицы этого невероятно маленького размера. Квантовый симулятор Google работает на фотонных кубитах, а не на двоичном. Эти кубиты также являются субатомными частицами, которые позволяют им создавать более детальное изображение бабочки Хофштадтера, чем когда-либо были способны традиционные компьютеры.

«Наш метод подобен удару в колокол. Звук, который он издает, является суперпозицией всех основных гармоник », - объяснил в своем заявлении исследователь Центра квантовых технологий в Греции Димитрис Анжелакис. «Несколько раз ударив по нему в разных положениях и прослушав мелодию достаточно долго, можно найти скрытые гармоники. Мы делаем то же самое с квантовым чипом, ударяя его фотонами, а затем следуя его эволюции во времени ».

Результаты этого исследования не только создали сырую бабочку, но также показывают, как квантовые симуляторы можно использовать для визуализации явлений, происходящих в природе в окружающем нас мире. Подобно тому, как видение - это вера, видение - это часто понимание. Возможность ясно представить себе бесконечно малые частицы и силы, которые составляют мир, может привести к лучшему пониманию того, как они работают и взаимодействуют друг с другом.