Man mano che la massa dei nuclei in collisione cresce, le risorse necessarie per modellarli superano anche i computer convenzionali più potenti. I computer quantistici potrebbero eseguire i calcoli necessari. Tuttavia, attualmente non raggiungono il numero richiesto di bit quantistici affidabili e di lunga durata.

Ricerca pubblicata su Physical Review A , ha combinato computer convenzionali e computer quantistici per accelerare significativamente le prospettive di risoluzione di questo problema.

I ricercatori hanno utilizzato con successo lo schema di calcolo ibrido per simulare la diffusione di due neutroni. Ciò apre la strada al calcolo dei tassi di reazione nucleare che sono difficili o impossibili da misurare in un laboratorio. Questi includono i tassi di reazione che svolgono un ruolo nell'astrofisica e nella sicurezza nazionale.

Lo schema ibrido aiuterà anche a simulare le proprietà di altri sistemi quantomeccanici. Ad esempio, potrebbe aiutare i ricercatori a studiare la diffusione degli elettroni con vibrazioni atomiche quantizzate note come fononi, un processo alla base della superconduttività.

Un team di scienziati dell'Università di Washington, dell'Università di Trento, dell'Advanced Quantum Testbed (AQT) e del Lawrence Livermore National Laboratory hanno proposto un algoritmo ibrido per la simulazione della dinamica (in tempo reale) dei sistemi quantistici di particelle. /P>

In questo approccio ibrido, l'evoluzione temporale delle coordinate spaziali delle particelle viene eseguita su un processore classico, mentre l'evoluzione delle loro variabili di spin viene eseguita su hardware quantistico. I ricercatori hanno dimostrato questo schema ibrido simulando la diffusione di due neutroni nell'AQT.

La dimostrazione ha convalidato il principio dello schema di co-elaborazione proposto dopo aver implementato strategie di mitigazione degli errori per migliorare l'accuratezza dell'algoritmo e adottato metodi teorici e sperimentali per chiarire la perdita di coerenza quantistica.

Nonostante la semplicità del sistema dimostrativo studiato da questo progetto, i risultati suggeriscono che una generalizzazione dell'attuale schema ibrido potrebbe fornire un percorso promettente per simulare esperimenti di diffusione quantistica con un computer quantistico.

Sfruttando le future piattaforme quantistiche con tempi di coerenza più lunghi e maggiore fedeltà dei gate quantistici, l'algoritmo ibrido consentirebbe il calcolo affidabile di reazioni nucleari complesse importanti per l'astrofisica e le applicazioni tecnologiche della scienza nucleare.