Дългосрочните прогнози за времето са задача по възможностите на квантовите

Дългосрочните прогнози за времето са задача по опциите на квантовите компютри
(снимка: CC0 Public Domain)

Дългосрочните прогнози за времето ще станат действителност, когато се появят квантовите компютри, за които всички приказват в последно време, а доста проучвателен екипи работят това да се случи по-бързо.

Сложните процеси, свързани с дълготрайно прогнозиране на времето, могат да се опишат от нелинейни диференциални уравнения. Но учените не знаят по какъв начин да ги решат със съществуващите способи, без значение от мощността на компютрите. Два научни екипа – от университета в Мериленд и Масачузетския софтуерен институт – оферират разнообразни, ефикасни подходи за решение на нелинейни проблеми благодарение на квантови компютри, каквито в действителност към момента няма.

Нелинейните задания са по-точно задания с „ противоположна връзка ”. Към тях се отнася и прогнозата за времето. Какво ще бъде времето пред нашия прозорец след три дни зависи от това какво е времето през днешния ден. Това е противоположната връзка: системата въздейства на държанието си и зависи от положението си, а освен от входните параметри. Такива проблеми не се разказват от системи с елементарни диференциални уравнения, които към този момент сме се научили да решаваме добре и бързо. Много от дилемите, които би трябвало да решим, са просто нелинейни.
още по тематиката
От друга страна, самото основаване на логаритми за квантови компютри е нетривиална задача. Днес има доста малко квантови логаритми, които не могат да бъдат решени в действително време на типичен компютри. И в този момент се появиха още две.

Екип от Университета в Мериленд приспособява квантов компютър за решение на нелинейни проблеми, употребявайки логаритъма за линеаризация на Карлман. Този способ, разказан от, разрешава свеждане на нелинейната задача до набор от линейни уравнения. Проблемът е, че има безпределно доста такива уравнения. Въпреки че методът е създаден през 30-те години на предишния век, той остава в забвение. Но учените от Мериленд са се научили да отрязват „ спомагателната ” безконечност във времето и да вземат решение нелинеен проблем с избрана акуратност на квантова машина.

Учените от MIT отиват по-далеч – те оферират да се моделира всеки нелинеен проблем като кондензат на Бозе-Айнщайн. В това материално положение всички частици са взаимосвързани и държанието на всяка от тях въздейства върху останалите, а всички останали въздействат върху него, т.е. взаимоотношението се връща по контура. Математиката, описваща кондензата на Бозе-Айнщайн, е добре развита и доста оказва помощ за построяването на модела.

Тобиас Осборн, академик по квантова информация от университета в Лайбниц, Хановер, разяснява предлагането на MIT по този начин: „ Дайте ми обичаното си нелинейно диференциално уравнение и ще ви изградя кондензат на Бозе-Айнщайн, който ще го моделира ”.

Всъщност MIT предлага да се построи един тип „ чип ” за квантов компютър, който работи като модел на кондензат на Бозе-Айнщайн. И в двата случая учените използваха „ остарели ” математически хрумвания за нови приложения.

За задачата е нужен квантов компютър с няколко хиляди кубита, с който да се тестват моделите, препоръчани в Мериленд и MIT. Все още, за жалост няма такива компютри.