Un computer cuantic format din atomi încărcați poate folosi doar câțiva biți cuantici pentru a simula modul în care o linie infinit de lungă și haotică de particule ce interacționează între ele se comportă în timp.
Comportamentul materialelor speciale, precum supraconductorii și moleculele care suferă reacții chimice interesante, este, adesea, prea complex pentru a fi simulat chiar și pe supercalculatoare. Cercetătorii au crezut pentru o lungă perioadă de timp faptul că aceste computere cuantice ar fi mai bune la astfel de sarcini dacă ar putea construi unul suficient de mare.
În prezent, Eli Chertkov și colegii acestuia din cadrul, Quantinuum, o companie de calcul cuantic din Colorado, au conceput un algoritm de simulare care ocolește această constrângere de dimensiune, permițând unui computer cuantic să simuleze un lanț infinit de lung de particule asemănătoare electronilor folosind foarte puțini biți cuantici (qubiți).
Cercetătorii au folosit qubiți formați din atomi încărcați de yterbiu. Aceștia i-au programat să ruleze noul algoritm, care simulează un lanț de particule ce interacționează între ele. Echipa a configurat interacțiunile în așa fel încât analizele matematice anterioare sugerate ar face particulele să se comporte haotic, un concept matematic care înseamnă că schimbări foarte mici în aranjamentul inițial au un impact mare mai târziu.
De obicei, numărul de particule pe care un computer cuantic le poate simula depinde de numărul de qubiți pe care îi poate folosi. În acest caz, cercetătorii au folosit doar trei până la 11 qubiți.
Chertkov a declarat faptul că computerul cuantic al firmei Quantinuum ar putea face acest lucru, deoarece algoritmul l-a direcționat să continue „reciclarea” qubiților în timpul calculului. Atunci când sistemul avea nevoie de mai mulți qubiți, acestea alegea unul pe care îl folosise deja, îl reseta și apoi îl reutiliza, totul fără a deranja alți qubiți implicați în calculul în curs.
Datorită calculelor anterioare, cercetătorii știau deja cum ar trebui să se comporte o linie de particule în timp. Astfel, aceștia au putut confirma faptul că sistemul funcționează corespunzător.
Miles Stoudenmire din cadrul Institutului Flatiron din New York a declarat faptul că următorul test pentru noul algoritm ar fi reprezentat de simularea unui sistem pe care computerele convenționale nu îl pot gestiona, precum particulele din materiale 2D. Înțelegerea comportamentului electronilor din aceste materiale ar putea ajuta, de exemplu, la dezvoltarea unor dispozitive electronice mai eficiente.
Kaden Hazzard din cadrul Universității Rice din Texas a declarat faptul că elementul haotic face simularea mai relevantă pentru lumea reală. „Dacă am alege la întâmplare un sistem inspirat din natură, este foarte probabil ca acesta să fie haotic”, a adăugat el.
