Fiziklər tammiqyaslı səhv korreksiyası texnologiyalarının yaranmasını gözləmədən müasir kvant kompüterlərində kvant xaosunu modelləşdirməyə imkan verən yeni üsul hazırlayıblar. Alimlər qrupu 91 kubitlik superkeçirici kvant prosessorunda mürəkkəb kvant dinamikasını simulyasiya edərək, hesablamalardan sonrakı mərhələdə səhvlərin təsirini azaltma metodlarından istifadə edib. Tədqiqat Nature Physics jurnalında dərc olunub.

Kvant xaosu klassik xaotik sistemlərin kvant aləmində necə davrandığını öyrənir. Bu cür məsələlər materialların xüsusiyyətlərini, enerji və informasiya ötürülməsini anlamaq baxımından mühüm əhəmiyyət daşıyır. Lakin onların modelləşdirilməsi çox tez klassik hesablama resurslarının imkanlarını aşır. Tam funksional kvant səhv korreksiyası bu problemi həll edə bilərdi, ancaq bu yanaşma çoxlu sayda kubit və son dərəcə mürəkkəb idarəetmə tələb edir.

Alimlər alternativ olaraq “error mitigation” — səhvlərin azaldılması strategiyasına üstünlük veriblər. Bu yanaşma kvant qurğusunda səs-küyün mövcudluğunu qəbul edir və hesablamalar başa çatdıqdan sonra onun nəticələrə təsirini korreksiya edir. Əsas alət kimi yaxın vaxtlarda təklif olunmuş tensornəqli (tensor-network) əsaslı səhv azaltma metodu istifadə edilib. Bu metod klassik post-emal mərhələsində səs-küyün təsirini “tərsinə çevirməyə” imkan verir.

Modelləşdirmə üçün alimlər kvant sxemlərinin xüsusi sinfindən — dual-unitar zəncirlərdən istifadə ediblər. Bu sxemlərin fərqli cəhəti ondan ibarətdir ki, kvant qapıları həm zaman, həm də məkan baxımından unitar qalır. Nəticədə kvant informasiyası çox sürətlə qarışır və sistem xaotik olur, eyni zamanda bəzi fiziki kəmiyyətləri dəqiq hesablamaq mümkün qalır.

Bu sxemlər üzərində “periodik həyəcanlandırılan” İzinq modelinin kvant versiyası reallaşdırılıb. Bu model kvant çoxhissəcikli sistemlərin klassik nümunəsi hesab olunur. Kvant prosessorunda əldə edilən eksperimental nəticələr, mümkün olan rejimlərdə analitik proqnozlar və qabaqcıl klassik hesablamalarla yüksək dəqiqliklə üst-üstə düşüb.

Xüsusilə diqqətçəkən məqam ondan ibarətdir ki, birbaşa klassik modelləşdirmənin mümkün olmadığı miqyaslarda belə, səhv azaldılması tətbiq olunan kvant prosessoru fiziki baxımdan mənalı nəticələr verməyə davam edib. Eyni zamanda, hesablamaların Heyzenberq təsvirində aparılması Şrödinger təsviri ilə müqayisədə xeyli daha səmərəli olub, çünki Şrödinger yanaşması sürətlə hesablama baxımından əlçatmaz hala gəlir.

Tədqiqat müəllifləri vurğulayıblar ki, bu iş “korreksiyadan əvvəlki” nəsil kvant kompüterlərindən kvant xaosu, maddələrdə enerji və informasiya ötürülməsi, eləcə də lokalizasiya proseslərinin öyrənilməsi üçün istifadə olunmasına yol açır. Bu isə kvant hesablamalarının mövcud texnoloji mərhələdə — tam etibarlı kvant maşınları yaranmamışdan xeyli əvvəl — etibarlı elmi alətə çevrilməsi istiqamətində mühüm addım hesab olunur.