14 НОЯ, 12:07 МСК
USD (ЦБ)    97.8335
EUR (ЦБ)    105.4510


Новый алгоритм может стать квантовым скачком в поисках гравитационных волн

2 Апреля 2022 9670 0 Наука и технологии
Новый алгоритм может стать квантовым скачком в поисках гравитационных волн

Новый метод идентификации сигналов гравитационных волн с использованием квантовых вычислений может стать ценным новым инструментом для будущих астрофизиков.

Команда из Школы физики и астрономии Университета Глазго разработала квантовый алгоритм, который резко сокращает время, необходимое для сопоставления сигналов гравитационных волн с обширным банком данных шаблонов.

Этот процесс, известный как согласованная фильтрация, является частью методологии, которая лежит в основе некоторых открытий сигналов гравитационных волн с помощью таких детекторов, как Лазерная интерферометрическая гравитационная обсерватория (LIGO) в Америке и Virgo в Италии.

Эти детекторы, самые чувствительные датчики из когда-либо созданных, улавливают слабую рябь в пространстве-времени, вызванную крупными астрономическими событиями, такими как столкновение и слияние черных дыр.

Согласованная фильтрация позволяет компьютерам выделять сигналы гравитационных волн из шума данных, собранных детектором. Он работает, просеивая данные, ища сигнал, который соответствует одному из потенциально сотен триллионов шаблонов — фрагментов заранее созданных данных, которые, вероятно, коррелируют с подлинным сигналом гравитационной волны.

Хотя этот процесс позволил обнаружить многочисленные гравитационные волны с тех пор, как LIGO зафиксировал свой первый сигнал в сентябре 2015 года, он требует много времени и ресурсов.

В своей новой работе команда описывает, как процесс можно значительно ускорить с помощью техники квантовых вычислений, называемой алгоритмом Гровера .

Алгоритм Гровера, разработанный ученым-компьютерщиком Ловом Гровером в 1996 году, использует необычные возможности и приложения квантовой теории, чтобы значительно ускорить процесс поиска в базах данных.

В то время как квантовые компьютеры, способные обрабатывать данные с использованием алгоритма Гровера, все еще находятся в стадии разработки, обычные компьютеры способны моделировать свое поведение, что позволяет исследователям разрабатывать методы, которые могут быть приняты, когда технология «созреет» и квантовые компьютеры станут доступны.

Команда из Глазго первой адаптировала алгоритм Гровера для поиска гравитационных волн. В работе они демонстрируют, как они применяли его для поиска гравитационных волн с помощью программного обеспечения, которое они разработали с использованием языка программирования Python и Qiskit, инструмента для моделирования процессов квантовых вычислений.

Система, разработанная командой, способна ускорить количество операций, пропорциональное квадратному корню из числа шаблонов. Современные квантовые процессоры намного медленнее выполняют основные операции, чем классические компьютеры, но ожидается, что по мере развития технологии их производительность будет улучшаться. Это сокращение количества вычислений приведет к ускорению во времени. В лучшем случае это означает, что, например, если поиск с использованием классических вычислений займет год, то такой же поиск может занять всего неделю с их квантовым алгоритмом, пишет phys.org.

Доктор Скарлетт Гао из Университетской школы физики и астрономии является одним из ведущих авторов статьи. Д-р Гао сказал:

«Согласованная фильтрация — это проблема, которую алгоритм Гровера, кажется, может хорошо решить. Мы смогли разработать систему, которая показывает, что квантовые вычисления могут иметь ценное применение в гравитационно-волновой астрономии».

Фергус Хейс, доктор философии, студент Школы физики и астрономии, является соавтором работы. Он добавил:

«Исследователи здесь, в Глазго, работают над физикой гравитационных волн более 50 лет, и работа в нашем Институте гравитационных исследований помогла поддержать разработку и анализ данных LIGO. Междисциплинарная работа, которую вели доктор Гао и я, продемонстрировала потенциал квантовых вычислений в согласованной фильтрации. По мере развития квантовых компьютеров в ближайшие годы вполне возможно, что подобные процессы можно будет использовать в будущих детекторах гравитационных волн. Захватывающая перспектива, и мы с нетерпением ждем возможности разработать это первоначальное доказательство концепции в будущем».

Редакция

Написать комментарий

правила комментирования
  1. Не оскорблять участников общения в любой форме. Участники должны соблюдать уважительную форму общения.
  2. Не использовать в комментарии нецензурную брань или эвфемизмы, обсценную лексику и фразеологию, включая завуалированный мат, а также любое их цитирование.
  3. Не публиковать рекламные сообщения и спам; сообщения коммерческого характера; ссылки на сторонние ресурсы в рекламных целях. В ином случае комментарий может быть допущен в редакции без ссылок по тексту либо удален.
  4. Не использовать комментарии как почтовую доску объявлений для сообщений приватного характера, адресованного конкретному участнику.
  5. Не проявлять расовую, национальную и религиозную неприязнь и ненависть, в т.ч. и презрительное проявление неуважения и ненависти к любым национальным языкам, включая русский; запрещается пропагандировать терроризм, экстремизм, фашизм, наркотики и прочие темы, несовместимые с общепринятыми законами, нормами морали и приличия.
  6. Не использовать в комментарии язык, отличный от литературного русского.
  7. Не злоупотреблять использованием СПЛОШНЫХ ЗАГЛАВНЫХ букв (использованием Caps Lock).
Отправить комментарий


Капитал страны
Нашли ошибку на сайте? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter
Отметьте самые значимые события 2021 года:
close
check_box check_box_outline_blank Демонстратор будущего двигателя для многоразовой ракеты-носителя в Свердловской области
check_box check_box_outline_blank Демонстратор нового авиадвигателя ПД-35 в Пермском крае
check_box check_box_outline_blank Полет МС-21-300 с крылом, изготовленным из российских композитов в Иркутской области
check_box check_box_outline_blank Открытие крупнейшего в РФ Амурского газоперерабатывающего завода в Амурской области
check_box check_box_outline_blank Запуск первой за 20 лет термоядерной установки Токамак Т-15МД в Москве
check_box check_box_outline_blank Создание уникального морского роботизированного комплекса «СЕВРЮГА» в Астраханской области
check_box check_box_outline_blank Открытие завода первого российского бренда премиальных автомобилей Aurus в Татарстане
check_box check_box_outline_blank Старт разработки крупнейшего в Европе месторождения платиноидов «Федорова Тундра» в Мурманской области
check_box check_box_outline_blank Испытание «зеленого» танкера ледового класса ICE-1А «Владимир Виноградов» в Приморском крае
check_box check_box_outline_blank Печать на 3D-принтере первого в РФ жилого комплекса в Ярославской области
Показать ещеexpand_more