Komputer kuantum untuk memperjelas hubungan antara dunia kuantum dan klasik – Sains Terkini

Ilmuwan Laboratorium Nasional Los Alamos telah mengembangkan algoritma komputasi kuantum baru yang menawarkan pemahaman yang lebih jelas tentang transisi kuantum ke klasik, yang dapat membantu memodelkan sistem pada puncak dunia kuantum dan dunia klasik, seperti protein biologis, dan juga menyelesaikan pertanyaan tentang bagaimana mekanika kuantum berlaku untuk objek skala besar.

“Transisi kuantum ke klasik terjadi ketika Anda menambahkan semakin banyak partikel ke dalam sistem kuantum,” kata Patrick Coles dari kelompok Fisika Materi Terkondensasi dan Sistem Kompleks di Los Alamos National Laboratory, “sedemikian rupa sehingga efek kuantum aneh hilang begitu saja dan sistem mulai berperilaku lebih klasik.

Untuk sistem ini, pada dasarnya tidak mungkin menggunakan komputer klasik untuk mempelajari transisi kuantum ke klasik.

“Kita dapat mempelajari ini dengan algoritma kami dan komputer kuantum yang terdiri dari beberapa ratus qubit, yang kami mengantisipasi akan tersedia dalam beberapa tahun mendatang berdasarkan kemajuan saat ini di lapangan.”

komputer-kuantum

Menjawab pertanyaan tentang transisi kuantum ke klasik sangat sulit.

Untuk sistem lebih dari beberapa atom, masalah dengan cepat menjadi tidak terselesaikan. Jumlah persamaan tumbuh secara eksponensial dengan setiap atom yang ditambahkan. Protein, misalnya, terdiri dari rangkaian panjang molekul yang dapat menjadi komponen biologis penting atau sumber penyakit, tergantung pada bagaimana mereka melipat.

Meskipun protein dapat menjadi molekul yang relatif besar, mereka cukup kecil sehingga transisi kuantum ke klasik, dan algoritma yang dapat mengatasinya, menjadi penting ketika mencoba memahami dan memprediksi bagaimana protein terlipat.

Untuk mempelajari aspek transisi kuantum ke klasik pada komputer kuantum, pertama-tama peneliti perlu sarana untuk mengkarakterisasi seberapa dekat sistem kuantum dengan berperilaku secara klasik.

Objek kuantum memiliki karakteristik partikel dan gelombang. Dalam beberapa kasus, mereka berinteraksi seperti bola biliar kecil, dalam kasus lain mereka saling mengganggu dalam cara yang sama seperti gelombang di lautan bergabung untuk membuat gelombang yang lebih besar atau membatalkan satu sama lain.

Gangguan seperti gelombang adalah efek kuantum. Untungnya, sistem kuantum dapat digambarkan menggunakan probabilitas klasik intuitif daripada metode mekanika kuantum yang lebih menantang, ketika tidak ada gangguan.

Algoritma kelompok LANL menentukan seberapa dekat sistem kuantum untuk berperilaku klasik.

Hasilnya adalah alat yang dapat digunakan untuk mencari klasikitas dalam sistem kuantum dan memahami bagaimana sistem kuantum, pada akhirnya, tampak klasik bagi kita dalam kehidupan kita sehari-hari.

Pekerjaan ini pada awalnya didanai oleh dana ASC BML, dan selanjutnya oleh program Quantized Fisika Energi Tinggi dari Departemen Energi dan sebagian oleh program Penelitian dan Pengembangan Sutradara Laboratorium Nasional Los Alamos.

Perhatikan bahwa tidak ada dana pemerintah dari sumber berbeda yang digunakan untuk mendanai penelitian yang sama.

Pendanaan primer dan penelitian dari program DOE HEP Quantized diarahkan oleh Investigator Utama – Andrew Sornborger, Ilmu Informasi, CCS-3, LANL

Journal Reference:

  1. Andrew Arrasmith, Lukasz Cincio, Andrew T. Sornborger, Wojciech H. Zurek, Patrick J. Coles. Variational consistent histories as a hybrid algorithm for quantum foundationsNature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-11417-0

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.