Nowy typ procesora kwantowego z użyciem fermionów

Zespół naukowców z Austrii i USA, kierowany przez Petera Zollera, zaprojektował nowy typ komputera kwantowego, który wykorzystuje tzw. atomy fermionowe do symulacji złożonych systemów fizycznych. Nowy procesor kwantowy może skutecznie symulować modele fermionowe w dziedzinie chemii kwantowej i fizyki cząstek elementarnych. Artykuł na temat tych badań został opublikowany w czasopiśmie „Proceedings of the National Academy of Sciences”.

Atomy fermionowe to takie atomy, które przestrzegają zasady wykluczenia Pauliego, mówiącej o tym, że żadne dwa atomy nie mogą jednocześnie zajmować tego samego stanu kwantowego. Fermionowy procesor kwantowy składa się z rejestru fermionowego i zestawu fermionowych bramek kwantowych. Rejestr składa się z zestawu stanów fermionowych, które mogą być puste lub zajęte przez pojedynczy fermion i te dwa stany tworzą lokalną jednostkę informacji kwantowej. Symulowane stany stanowią superpozycję wielu wzorców zajętości, które można bezpośrednio zakodować w tym rejestrze.

Informacje te są przetwarzane za pomocą fermionowego obwodu kwantowego, zaprojektowanego do symulacji, np. ewolucji cząsteczki w czasie. Fermionowe przetwarzanie kwantowe jest szczególnie przydatne do próby właściwości układów złożonych z wielu oddziałujących ze sobą fermionów, np. elektronów w cząsteczce lub kwarków wewnątrz protonu. Ma to zastosowanie w wielu dziedzinach, od chemii kwantowej po fizykę cząstek elementarnych.

Źródło: phys.org Fot. Adobe Stock

Mirosław Usidus