Решение уравнения Шредингера на квантовом компьютере методом Залки-Визнера с учетом квантовых шумов
Авторы: Ю.И. Богданов, Н.А. Богданова, Д.В. Фастовец, В.Ф. Лукичев
Раздел фундаментальных и поисковых научных исследований: 1.1.5.6. Квантовое глубокое машинное обучение на основе квантовых поисковых алгоритмов, квантового программирования, квантовых нейронных сетей и квантовых генетических алгоритмов
Наиболее прямой способ решения задач в случае квантово-механических систем – это поиск решения нестационарного уравнения Шрёдингера. Квантовый компьютер способен эффективно его решать при использовании алгоритма Залки-Визнера.
Предложен метод оценки влияния квантовых шумов при моделировании квантовых систем на квантовом компьютере с использованием алгоритма Залки-Визнера. Рисунок 1 дает наглядное представление об уровне влияния квантовых шумов на точность получения решения уравнения Шредингера на квантовом вычислителе. Из рисунка 2 видно, что для адекватного моделирования квантовых систем из десятков электронов требуется иметь уровень ошибки порядка e=0.001 и ниже, а для моделирования систем из сотен электронов нужно обеспечить уровень e=0.0001 и ниже. При этом вероятность ошибки отдельного вентиля должна достигать уровня e2, т.е. порядка 10-6 – 10-8.
Результаты исследования имеют существенное значение для разработки методов моделирования квантовых систем с использованием квантовых компьютеров и симуляторов, что критически важно для решения практически значимых задач в самых различных научных областях.
Bogdanov Yu.I., Bogdanova N.A., Fastovets D.V., Lukichev V.F. Simulation of the Schrodinger equation on a quantum computer using the Zalka-Wiesner method taking into account the quantum noise // JETP Letters 114, issue 6 (2021).