“量子云计算与自我检查”

随着云中的量子协解决方案，来自奥地利因斯布鲁克的物理学家打开了模拟以前无法处理的化学、材料研究或高能物理问题的大门。 由rainer blatt和peter zoller领导的研究小组在《自然》杂志上报告了他们如何用20个量子比特模拟粒子物理现象，以及量子模拟器如何首次自我验证的结果。

许多科学家目前正在研究如何在现有硬件中利用量子特征。 三年前，物理学家首先在因斯布鲁克大学用数字量子计算机模拟了一对基本粒子的自发形成。 然而，由于错误率，更多复杂的模拟需要大量的量化比特，并且这些量化比特在当前的量化计算机中还不可用。 量子计算机中量子系统的模拟也有小的局限性。 奥地利科学院量子光学和量子新闻研究所( iqoqi )的christian kokail、christine maier和rick van bijnen的研究人员采用了新的方法，超越了这些限制。 他们采用了具有20个量子位的可编程离子阱量子计算机作为量子协处理器，其中达到经典计算机极限的量子力学计算被外包。 我们采用这两种技术的最佳特征，实验物理学家christine maier进行了说明。 量子模拟器继承了计算众多、复杂的量子问题，经典计算机处理了剩下的任务。

量子建模器工具箱

科学家们采用理论物理学中已知的变分方法，但将其应用于量子实验。 rick van bijnen解释说，这种方法的特点是量子模拟器可以用作独立于调查问题的量子资源。 这样，我们就可以模拟更多复杂的问题。 简单的比较表明了差异。 模拟量子模拟器就像玩偶之家，代表着现实。 另一方面，可编程的可变分量子模拟器提供了可以构造多个不同房屋的独立的构造块。 在量子模拟器中，这些构造块与纠缠门是单圈的。 使用经典的计算机时，这个旋钮会被调整到预期的量子状态。 为此，物理学家开发了许多复杂的优化算法，经典计算机在约100，000个量子协处理器的要求下得出了结果。 除了量子实验非常快的测量周期外，iqoqi因斯布鲁克的模拟器也变得非常强大。 物理学家首次模拟了20个量子比特的真空中基粒子对的自发发生和破坏。 新方法非常有效，因此也可以用于更大的量子模拟器。 因斯布鲁克的研究者们计划在不久的将来建造50个离子的量子模拟器。 这为进一步研究固体模型和高能物理问题开辟了有趣的视角。

内置自测功能

在多重量子模拟中，以前未处理的问题是验证模拟结果。 这些计算不简单，或者不能用经典的计算机进行检查。 因此，理论物理学家christian kokail问，如何检查量子系统能否提供正确的结果？ 我们第一次通过用量子系统进行附加测量来处理这个问题。 根据结果，量子机器判断模拟的质量，kokail进行了说明。 由于所需数量的量化比特急剧增加，因此该验证机制是更多复杂的量化模拟的前提条件。 虽然我们仍然可以用经典的计算机测试20个量子位的模拟，但通过更多复杂的模拟，这已经不是不可能的了。 瑞克·范·比J·嫩说。 在我们的研究中，量子实验比在pc上的对照模拟还要快。 最后，为了不耽误实验，我们不得不把它从竞赛中拿下来。 物理学家说。

/ s2/因斯布鲁克量子云

这项研究成果基于因斯布鲁克量子研究中心的实验和理论的独特合作。 多年的实验量子研究专业信息符合奥地利蒂罗尔州的创新理论思想。 总之，这产生了举世公认的结果，确立了因斯布鲁克量子研究的国际领先地位。 实验物理学家rainer blatt强调说，这个实验已经做了15年的艰苦努力。 很高兴看到现在的水果这么好吃。 理论学家彼得·佐勒补充说:“在因斯布鲁克，他不仅是可以利用量子比特数的领导者，现在他进入了可编程的量子模拟行业，首次展示了量子解决方案的自我验证。” 用这种新的方法，可以将日常量子问题的模拟带到触手可及的范围内。

目前，发表在《自然》杂志上的书得到了奥地利科学基金会fwf和欧盟等机构的资助。

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