Нейросети помогут ученым исследовать квантовые системы

Квантовая физика лежит в основе множества повседневных явлений, однако некоторые ее аспекты не поддаются логическому осмыслению. Для изучения квантовых систем физикам приходится начинать с симуляций, один из инструментов которых – суперкомпьютеры, решающие сложные уравнения.

Однако, несмотря на закон Мура, который гласит, что производительность процессоров удваивается каждые два года, современные мощности все еще недостаточно эффективны для решения задач в области квантовой физики.

Дело не только в том, что прогнозирование свойств квантовой системы – это чрезвычайно сложная задача. Важно понимать, что чем выше сложность самой системы, тем больше вычислительных мощностей требуется для ее анализа. Современная наука остро нуждается в инструментах для эффективной симуляции открытых квантовых систем – сегодня физики по всему миру часто проводят совместные проекты в поиске новых идей и открытий.

Значительного прогресса удалось достичь благодаря новому вычислительному методу, который симулирует квантовые системы с помощью нейросетей. Такой подход независимо друг от друга разработали исследователи из швейцарской Политехнической школы Лозанны, Университета Париж Дидро во Франции, шотландского Университета Хериота-Уатта и Института Флэтайрон в Нью-Йорке.

Разработчики обучили нейросеть одновременно симулировать множество вероятных квантовых состояний системы в зависимости от окружающей среды. Такой подход позволяет физикам прогнозировать свойства достаточно больших квантовых систем со случайными геометрическими характеристиками. Весьма вероятно, что новый инструмент сыграет важную роль в изучении сложных квантовых систем, а также в будущем позволит оценивать влияние помех на квантовые устройства.