Физики Университета Гриффита (Австралия) и Национального университета Сингапура разработали фотонный квантовый процессор, способный одновременно рассматривать несколько сценариев развития системы в будущем. Статья ученых опубликована в журнале Nature Communications.
Исследователи реализовали устройство, которое моделирует несколько бросков монеты, чьи два возможных состояния («орел» и «решка») могут не являться равновероятными. Оно создает суперпозицию всех возможных вариантов будущего на три шага вперед через кодирование квантовых состояний одного фотона.
В ходе эксперимента фотон с двумя различными квантовыми состояниями мог прийти к одному из 16 различных вариантов будущего. В конце квантовый процессор вычислял распределение вероятностей случайного процесса.
Информация о прошлом кодировалась в неортогональных состояниях поляризации фотона. Исследователям удалось снизить количество памяти, необходимое для анализа стохастических процессов, то есть определения будущего состояния системы, на которую действуют различные случайные факторы. Экспериментально определенные вероятности исхода оказались близки к теоретически рассчитанным значениям.
В предыдущих работах суперпозиция (квантовая когерентность) поддерживалась в течение лишь одного цикла моделирования, после чего соответствующая информация должна передаваться в классическую, а не квантовую память. Это резко увеличивало объемы памяти, необходимые для расчета вероятностей исхода стохастического процесса.