Квантовая нейросеть упростила измерения несовместимых свойств частиц

Новый метод с использованием квантовой нейросети позволяет извлекать больше информации из квантовых объектов без нарушения фундаментальных законов физики.
Автор: Алексей Новиков , Редактор Фото: RusPhotoBank
В мире

Физика квантовых частиц основана на принципах, которые заметно отличаются от привычных представлений о мире. Одним из ключевых ограничений остаётся принцип неопределённости Гейзенберга, согласно которому невозможно одновременно точно измерить некоторые характеристики квантового объекта, такие как положение и скорость. Это свойство связано не с несовершенством приборов, а с фундаментальной природой квантовой механики.

Из-за этого учёные сталкиваются с серьёзными трудностями при исследовании сложных квантовых систем. Каждый акт измерения может изменить состояние частицы, а попытки получить данные о нескольких свойствах требуют большого числа повторных экспериментов и подготовленных состояний.

Недавние исследования предложили новый подход к решению этой задачи. Он основан на использовании квантовой нейросети — алгоритма, построенного по аналогии с нейросетями искусственного интеллекта, но работающего по законам квантовой механики.

В рамках метода квантовое состояние сначала проходит через обучаемую квантовую схему, после чего измерения выполняются единообразным способом. Разные выходы сети при этом кодируют информацию о различных свойствах объекта, включая те, которые традиционно считаются несовместимыми.

Такой подход не отменяет принцип неопределённости, однако позволяет более эффективно использовать одно и то же квантовое состояние. Учёные получают сразу несколько оценок параметров за один эксперимент, контролируя снижение точности и заранее учитывая его ограничения.

Отдельные работы показывают, что метод может сократить количество необходимых копий квантового объекта. Это особенно важно для систем, подготовка которых требует значительных ресурсов.

Эксперты портала «boda» подчёркивают, что новые результаты не противоречат законам физики. Квантовая нейросеть в данном случае выступает промежуточным инструментом, который помогает более гибко работать с неизбежными ограничениями измерений. В перспективе разработка может найти применение в квантовой химии, материаловедении и создании квантовых вычислительных устройств.