Физики смоделировали взаимодействие нуклонов и пионов с помощью трех ионов
Исследователи использовали колебания трех ионов как аналог поля пионов и проследили его взаимодействие с частицами вещества. Такой подход требует меньше кубитов для моделирования.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 27 сентября /Новости науки/. Физики воспроизвели упрощенную модель взаимодействия нуклонов и пионов в ловушке из трех ионов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics.
Обычно для описания поля пионов квантовому компьютеру нужны дополнительные кубиты. При этом число состояний поля приходится ограничивать, что может вносить ошибку в расчет. Авторы работы обошли эту трудность: роль поля сыграли квантовые колебания самих ионов — фононы.
«Наше моделирование приближается к области, в которой классические методы сталкиваются с трудностями», — пишут исследователи. Они пока не заявляют о превосходстве над обычными компьютерами: эксперимент проверяет новый способ моделирования на небольшой системе.
Состояния частиц физики закодировали во внутренних электронных состояниях ионов, а поле пионов — в их совместном движении. В моделях с двумя и четырьмя узлами пространственной решетки они наблюдали, как в первоначально пустом поле возникают возбуждения. Для одной из колебательных мод удалось различить состояния вплоть до восьми квантов. Чтобы представить такой диапазон обычным двоичным способом, понадобились бы как минимум четыре кубита только для этой моды.
Модель Юкавы описывает взаимодействие нуклонов через поле пионов. В эксперименте использовали ее вариант с одним пространственным измерением: настоящие нуклоны и пионы в ловушке не возникали. Работа показывает, как этот способ можно применять для изучения более сложных квантовых систем.
Обычно для описания поля пионов квантовому компьютеру нужны дополнительные кубиты. При этом число состояний поля приходится ограничивать, что может вносить ошибку в расчет. Авторы работы обошли эту трудность: роль поля сыграли квантовые колебания самих ионов — фононы.
«Наше моделирование приближается к области, в которой классические методы сталкиваются с трудностями», — пишут исследователи. Они пока не заявляют о превосходстве над обычными компьютерами: эксперимент проверяет новый способ моделирования на небольшой системе.
Состояния частиц физики закодировали во внутренних электронных состояниях ионов, а поле пионов — в их совместном движении. В моделях с двумя и четырьмя узлами пространственной решетки они наблюдали, как в первоначально пустом поле возникают возбуждения. Для одной из колебательных мод удалось различить состояния вплоть до восьми квантов. Чтобы представить такой диапазон обычным двоичным способом, понадобились бы как минимум четыре кубита только для этой моды.
Модель Юкавы описывает взаимодействие нуклонов через поле пионов. В эксперименте использовали ее вариант с одним пространственным измерением: настоящие нуклоны и пионы в ловушке не возникали. Работа показывает, как этот способ можно применять для изучения более сложных квантовых систем.
