Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ИМ. А.В. РЖАНОВА
Сибирского отделения Российской академии наук
НОВОСТИ
16.04.12
Квантовые симуляторы

Журнал Nature Physics опубликовал обзор, посвященный "квантовым симуляторам" - физическим системам, которые могут быть использованы для моделирования различных квантовых явлений.

Ричард Фейнман

J.Cirac и P.Zoller обсудили идеи Ричарда Фейнмана по моделированию квантовых явлений с помощью компьютеров. Для многих квантовомеханических задач разработаны алгоритмы, позволяющие решать их с помощью классических компьютеров, но существуют целые классы многочастичных проблем, для решения которых обычные компьютеры недостаточно эффективны. К ним относится исследование динамики "перепутанных" квантовых систем и исследование неравновесных процессов в квантовых системах. Для решения таких проблем может быть полезен "квантовый симулятор" - многочастичная квантовая система, где реализуются взаимодействия, которые могут быть описаны гамильтонианом, математически эквивалентным гамильтониану исходной физической системы, которую мы хотим моделировать.

 lattice

I. Bloch, J. Dalibard и S. Nascimbéne обсудили применение ультрахолодных газов для создания "квантовых симуляторов". Ультрахолодный Ферми-газ интересен для исследования поведения фермионов. Взаимодействие фермионов можно контролировать, используя резонансы Фешбаха. Для слабых притягивающих взаимодействий в таком газе наблюдается сверхтекучесть.

Кристаллическую решетку в твердом теле можно моделировать, используя оптические решетки, создаваемые интерферирующими лазерными пучками. Вращение захваченного в ловушку газа  может быть применено для моделирования квантового эффекта Холла.

R.Blatt и C.F.Roos рассмотрели "квантовые симуляторы" на основе ионов, захваченных в радиочастотные ловушки. Эксперименты с ионами интересны для моделирования магнитных явлений в твердом теле.

 фотоны

A. Aspuru-Guzik и P. Walther рассмотрели "квантовые симуляторы" на основе одиночных фотонов. Эксперименты с "перепутанными" фотонами пригодны для моделирования квантовохимических явлений.

superc

A. Houck, H.E. Türeci и J. Koch обратили внимание на прогресс в применении сверхпроводящих цепей для "квантовых симуляторов". Такие системы могут быть использованы для моделирования динамики Джейнса-Каммингса в квантовой оптике. И.И.Бетеров