Жидкость, обтекающая препятствие, рождает вихри и ударные волны. Описать их поведение — значит решить нелинейное уравнение, в котором скорость течения зависит от самой себя. Классические суперкомпьютеры тратят на это дни, а квантовые до сих пор почти не применялись: их естественный язык — линейные операции, а жидкость «нелинейна» по своей природе.

Авторы новой работы нашли обходной путь. Они записали течение жидкости в виде набора параметров квантовой схемы, а затем позволили компьютеру самому подгонять эти параметры, чтобы результат совпадал с реальной физикой. Такой подход — гибридный: часть расчётов делает классический компьютер, часть — квантовый. Впервые на квантовом процессоре удалось проследить, как течение меняется во времени, включая режимы с числом Рейнольдса около 100 — это уже заметная турбулентность.

Чтобы справиться с шумом квантового железа, физики применили трюк: они запускали одну и ту же схему с разным уровнем помех и затем экстраполировали результат к «идеальному» нулевому шуму. Это позволило выполнять глубокие квантовые схемы с сотнями запутанных операций — больше, чем обычно выдерживают подобные устройства. В итоге удалось восстановить эволюцию поля на нескольких шагах по времени, несмотря на несовершенство процессора.

Результат — первый экспериментальный показ нелинейной динамики на квантовом компьютере. Раньше квантовые симуляции ограничивались линейными задачами вроде колебаний молекул. Теперь открыт путь к расчёту турбулентности, ударных волн и других явлений, где классические методы упираются в вычислительные стены.