Kvantumszimuláció

Az ábra azt mutatja, egy kvantum szimuláció, amelyben minden ionok fluoreszkálnak , jelezve, hogy ezek mind ugyanabban az állapotban.

Mivel a kvantumszimulációt úgy definiálják, mint olyan kvantumrendszerek tanulmányozását , amelyek laboratóriumi körülmények között nem szkennelnek, és szuperszámítógépek segítségével nem szimulálhatók. A kvantumszimulátor egy vezérelhető kvantumrendszer, amelyet egy másik kvantumrendszer utánzására használnak. A kvantumszimulátorokat speciálisan egy adott szimulációs célra kell megtervezni és megépíteni.

A kvantumszimuláció ötlete Richard Feynman fizikushoz nyúlik vissza . 1982-ben javaslatot tett egy "analóg kvantum számítógépre ", amely a kvantum rendszerek reprodukcióján és utánzásán alapul, és nem azok digitális kódolásán.

alkalmazási területek

Quantum szimuláció kell használni különösen anyagokat kutatás , ahol segítene kiszámítani anyagjellemzők előre. Ez a hagyományos módszerekkel nem lehetséges, mert még a szuperszámítógépek sem tudják a mágnesességet és az elektromosságot a legapróbb részletekig kiszámítani, ha több mint 30 kvantumról van szó, és így nem tudnak teljesen megbízható előrejelzést adni az anyag tulajdonságairól.

Feynman megmutatta a klasszikus számítógépek meghibásodásának okát: A hagyományos Turing-gépek számítási sebessége exponenciálisan lelassul, amikor kvantumhatások kiszámítására használják őket.

Működési elv

A kvantummodulációk a kvantummechanika speciális tulajdonságait használják fel . Így a szuperpozíció állapotában lévő kvantumok egyszerre két különböző állapotot vehetnek fel . Tehát 8 állapot feltérképezhető 3 kvittel . További kvitek hozzáadásakor az állapotok száma exponenciálisan növekszik: 2 N állapot N kvitthez. A kvantumszimulátorok számítási teljesítménye ennek megfelelően növekszik.

Ezenkívül a kvantumszimuláció egy másik kvantumtulajdonságot, a kvantum összefonódását használja . Ezen hatás révén két egymástól távol eső részecske kapcsolható össze úgy, hogy az egyik viselkedése a másiktól függ.

web Linkek

  • Videó dokumentáció a német fizikus Immanuel Bloch, aki elnyerte a Körber-díj az európai Science 2013

Egyéni bizonyíték

  1. ↑ https://tu-dresden.de/mn/physik/itp/tfp/ressourcen/daten/teach_folder/hs_ultracold/qusimul.pdf
  2. ↑ https://rd.springer.com/10.1007/BF02650179
  3. ↑ https://tu-dresden.de/mn/physik/itp/tfp/ressourcen/daten/teach_folder/hs_ultracold/qusimul.pdf
  4. ↑ Kvantum-kiáltvány
  5. ↑ http://www.nist.gov/public_affairs/tech-beat/tb20120502.cfm/
  6. ↑ http://www.nist.gov/public_affairs/tech-beat/tb20120502.cfm
  7. ↑ http://www.nist.gov/public_affairs/tech-beat/tb20120502.cfm/