Квантовый компьютер учится остывать экспресс

Оригинал: "Dissipative ground-state preparation of a quantum spin chain on a trapped-ion quantum computer"
arXiv:2601.08137 · 2026-01-13 · CC BY 4.0 · 1 мин
Цепочка из 19 квантовых спинов сама скатывается в самое холодное состояние.

📄 Показана версия «Просто» — «Популярно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить.

Квантовый компьютер напоминает слишком горячий чайник: частицы в нём носятся как попало, и нужно их успокоить, чтобы получить полезный ответ. В новой работе физики придумали, как охлаждать цепочку из 19 квантовых спинов (маленьких магнитиков) прямо на реальном устройстве.

Они использовали приём, похожий на медленное затухание маятника: к системе подключают «трение», которое гасит лишние движения. Оказалось, что такое трение работает даже при очень больших шагах по времени — раньше считалось, что нужно двигаться совсем маленькими шажками. Главное, чтобы у системы было одно-единственное самое холодное состояние, тогда она сама к нему скатится.

Качели, которые толкают каждый раз чуть слабее, постепенно останавливаются. Так и здесь: лишняя энергия уходит, остаётся только нужное состояние.

Проверка на квантовом компьютере Reimei показала: даже когда в схему закрадываются ошибки, цепочка всё равно приходит к холодному состоянию. А если ошибки аккуратно измерить и вычесть, результат совпадает с идеальным расчётом. Это значит, что метод можно использовать для решения задач о материалах и молекулах.

В эксперименте было 4110 квантовых вентилей — операций, которые запутывают частицы. Это как 4110 шагов в танце, где каждый шаг должен быть точным, иначе танец развалится.

Идея «охлаждения» квантовой системы напоминает сюжет фильма «Начало», где герои постепенно погружаются в более глубокие слои сна, чтобы добраться до нужного состояния.

Учёные
Erwin SchrödingerHugh Everett IIIStephen HawkingJacob BekensteinDavid DeutschJohn Stewart Bell
Понятия
основное состояние рассеяние тепла топологические квантовые вычисления топологический квантовый компьютер кубит на ионной ловушке вакуум устойчивость квантовых вычислений криостат