Um pesquisador da Skoltech preencheu as lacunas que conectam simuladores quânticos com computadores quânticos mais tradicionais, descobrindo um novo modelo universal computacionalmente de computação quântica, o modelo variacional. O artigo foi publicado como Carta na revista. Revisão Física A . O trabalho entrou na lista de Sugestões dos Editores.

Um simulador quântico é construído para compartilhar propriedades com um sistema quântico alvo que desejamos entender. Os primeiros simuladores quânticos eram "dedicados", o que significa que não podiam ser programados, sintonizado ou ajustado e, portanto, pode imitar um ou muito poucos sistemas de destino. Simuladores quânticos modernos permitem algum controle sobre suas configurações, oferecendo mais possibilidades.

Em contraste com os simuladores quânticos, o prometido computador quântico é um sistema quântico totalmente programável. Embora a construção de um processador quântico totalmente programável permaneça ilusório, Processadores quânticos barulhentos que podem executar programas quânticos curtos e oferecem programabilidade limitada estão agora disponíveis nos principais laboratórios em todo o mundo. Esses processadores quânticos estão mais próximos dos simuladores quânticos mais estabelecidos.

Apesar dos protótipos de processadores quânticos de hoje sofrerem de ruído e uma falta geral de controlabilidade, vimos demonstrações incríveis de supremacia computacional quântica pelo Google e também por cientistas na China. A supremacia computacional quântica mostra que os processadores quânticos podem realizar certas tarefas dramaticamente mais rápido do que até mesmo os maiores supercomputadores do mundo.

A supremacia computacional quântica foi alcançada usando apenas uma programabilidade limitada:um programa quântico fixo e curto, ou circuito, pode ser ajustado, seguido por medições quânticas simplistas. Pesquisadores de todo o mundo estão questionando até que ponto essa abordagem simplista pode ser levada a aplicações que são mais práticas do que a supremacia quântica.

"Quando um simulador quântico se torna um computador quântico? Os processadores quânticos do Google e de outros lugares costumam ser descritos como" situados em algum lugar entre um simulador quântico dedicado e um computador quântico programável ". A abordagem ad hoc usada pelo Google e outros foi para ajustar variacional um circuito quântico para minimizar uma função de custo calculada classicamente. Esta abordagem acabou por representar um modelo universal de computação quântica, o que significa que um simulador quântico só precisa de controle adicional limitado para executar algoritmos quânticos gerais, "O professor associado da Skoltech, Jacob Biamonte, observa.

Biamonte, que dirige o Laboratório de Processamento de Informação Quântica, provou, como os editores da nota do jornal, "que a abordagem variacional contemporânea para algoritmos aprimorados quânticos permite um modelo universal de computação quântica." Os editores continuaram a afirmar, "Isso traz os recursos necessários para a computação quântica universal mais próximos dos processadores quânticos contemporâneos."

"O estudo preenche a lacuna entre um simulador quântico programável e um computador quântico universal. A análise forneceu um novo meio para implementar algoritmos quânticos usando uma abordagem variacional, "Diz Biamonte.