量子计算推动模拟向前发展

尽管“耦合振荡”听起来可能不太熟悉，但它们在自然界中无处不在。术语“耦合谐振子”描述了质量和弹簧的相互作用系统，但它们在科学和工程中的用途并不止于此。他们描述了桥梁等机械系统、原子之间的结合，甚至地球和月球之间的引力潮汐效应。了解这些问题使我们能够探索从化学到工程到材料科学等一系列相应的系统。

耦合振荡系统通常以球和弹簧模型为代表，随着更多振荡器的添加，耦合振荡系统变得越来越复杂。太平洋西北国家实验室 (PNNL) 联合任命者和多伦多大学教授 Nathan Wiebe 创建了一种新的量子算法，现在可以更快、更高效地模拟这种复杂的耦合振荡器系统。这些结果发表在《Physical Review X》上。

Wiebe 与谷歌量子人工智能和澳大利亚悉尼麦考瑞大学的研究人员合作，开发了一种算法，用于在量子计算机上模拟耦合质量和弹簧的系统。研究人员随后提供了新算法相对于经典算法的指数优势的证据。

这种加速是通过将耦合振荡器的动力学映射到薛定谔方程(经典牛顿方程的量子对应)来实现的。从那里，可以使用哈密顿方法来模拟系统。

从本质上讲，这种方法允许科学家使用比传统方法少得多的量子比特来表达耦合振荡器的动力学。然后，研究人员可以使用指数级更少的操作来模拟系统。

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