Un chercheur de Skoltech a comblé les lacunes reliant les simulateurs quantiques aux ordinateurs quantiques plus traditionnels, découvrir un nouveau modèle informatique universel de calcul quantique, le modèle variationnel. L'article a été publié sous forme de lettre dans la revue Examen physique A . Le travail a fait la liste des suggestions des éditeurs.

Un simulateur quantique est conçu pour partager des propriétés avec un système quantique cible que nous souhaitons comprendre. Les premiers simulateurs quantiques étaient « dédiés », ce qui signifie qu'ils ne pouvaient pas être programmés, réglé ou ajusté et pourrait ainsi imiter un ou très peu de systèmes cibles. Les simulateurs quantiques modernes permettent un certain contrôle sur leurs paramètres, offrant plus de possibilités.

Contrairement aux simulateurs quantiques, l'ordinateur quantique promis depuis longtemps est un système quantique entièrement programmable. Bien que la construction d'un processeur quantique entièrement programmable reste insaisissable, des processeurs quantiques bruyants capables d'exécuter des programmes quantiques courts et offrant une programmabilité limitée sont désormais disponibles dans les principaux laboratoires du monde entier. Ces processeurs quantiques sont plus proches des simulateurs quantiques plus établis.

Malgré les prototypes de processeurs quantiques d'aujourd'hui souffrant de bruit et d'un manque général de contrôlabilité, nous avons vu des démonstrations étonnantes de suprématie du calcul quantique par Google ainsi que des scientifiques en Chine. La suprématie du calcul quantique montre que les processeurs quantiques peuvent effectuer certaines tâches considérablement plus rapidement que même les principaux supercalculateurs du monde.

La suprématie du calcul quantique a été obtenue en utilisant uniquement une programmabilité limitée :un programme quantique fixe et court, ou circuit, peut être réglé, suivi de mesures quantiques simplistes. Des chercheurs du monde entier se demandent jusqu'où cette approche simpliste pourrait être poussée vers des applications plus pratiques que la suprématie quantique.

"Quand un simulateur quantique devient-il un ordinateur quantique ? Les processeurs quantiques de Google et d'ailleurs ont souvent été décrits comme étant "situés quelque part entre un simulateur quantique dédié et un ordinateur quantique programmable". régler variationnellement un circuit quantique pour minimiser une fonction de coût calculée classiquement.Cette approche s'avère représenter un modèle universel de calcul quantique, ce qui signifie qu'un simulateur quantique n'a besoin que d'un contrôle supplémentaire limité pour exécuter des algorithmes quantiques généraux, ", note le professeur agrégé de Skoltech, Jacob Biamonte.

Biamonte, qui dirige le Laboratoire de traitement de l'information quantique, a prouvé, en tant que rédacteurs de la note de journal, "que l'approche variationnelle contemporaine des algorithmes quantiques améliorés permet un modèle universel de calcul quantique." Les éditeurs ont poursuivi en déclarant, "Cela rapproche les ressources nécessaires au calcul quantique universel des processeurs quantiques contemporains."

"L'étude comble le fossé entre un simulateur quantique programmable et un ordinateur quantique universel. L'analyse a fourni un nouveau moyen de mettre en œuvre des algorithmes quantiques en utilisant une approche variationnelle, " dit Biamonte.