Шум помогает квантовым компьютерам ⚡ экспресс
В работе показано, что шум в квантовых схемах не всегда вреден. Опираясь на гипотезу термализации собственных состояний (ETH), учёные продемонстрировали, что шум ускоряет получение состояний Гиббса — важного класса квантовых состояний. В экспериментах с цепочкой спинов 1/2 добавление фазового шума ускорило термализацию в 3,5 раза в неинтегрируемой модели, а интегрируемую модель, которая сама не приходит в равновесие, заставило его достичь. Это похоже на катализатор: шум помогает системе быстрее прийти в нужное состояние. Так как проверка результата на квантовом компьютере проста, метод обещает практическую пользу задолго до полной коррекции ошибок.
Чтобы быстро растворить сахар, не нужно аккуратно мешать — достаточно встряхнуть стакан. Похожий принцип работает в квантовых системах: шум, который обычно считают помехой, ускоряет переход в тепловое состояние. Это состояние полного хаоса, где всё перемешано на пределе возможного с точки зрения энтропии — меры беспорядка.
Раньше считалось, что шум мешает. Но оказалось, что без него некоторые системы вовсе не могут достичь равновесия.
Правильно дозированный шум работает как встряска — помогает системе быстрее всё перетасовать.
Это открытие важно для практики. Тепловые состояния нужны для расчётов, например, чтобы моделировать вещества. Их легко проверить, а значит, уже сегодня можно извлечь пользу из несовершенных квантовых машин. Парадоксально, но шум, который инженеры пытаются устранить, оказался ключом к первым полезным квантовым вычислениям.
🎯 В некоторых квантовых моделях без шума система навечно застывает в начальном состоянии — добавление шума буквально «включает» её эволюцию.