Задача Фейнмана

Задача Фейнмана (иногда англ. universal quantum simulator — универсальный квантовый симулятор) — приложение квантовых компьютеров для моделирования квантовых систем. К идее использовать квантовые компьютеры для моделирования квантовых физических процессов впервые привлёк внимание Ричард Фейнман, хотя аналогичные идеи в 1981 году высказал Юрий Манин в своей работе «Вычислимое и невычислимое»^[1]. Фейнман в своей работе^[2][3] в 1982 году обратил внимание на то, что моделирование даже простейших физических систем на обычном классическом компьютере требует невероятного объёма вычислительных ресурсов, что делает задачу неразрешимой. Добавление одного электрона в молекулу усложняет решение уравнения Шрёдингера для этой молекулы более чем в два раза, что делает практически невозможным точное моделирование систем, содержащих более чем 30 электронов ^[4][5]. На сегодняшний день даже моделирование атома лития является архисложной задачей, хотя все необходимые уравнения для нахождения волновой функции уже давно известны. В то же время, всегда можно поставить физический эксперимент с квантомеханической системой и получить искомый результат. Это исторически определило нерушимую границу между физикой, где возможен численный расчёт и химией, где ответ может дать только эксперимент.^[4] Данный факт привел Фейнмана к мысли о том, что законы квантовой механики можно использовать для ускорения вычислений. Квантовые компьютеры могут решать уравнения Шрёдингера экспоненциально быстрее классических.

Примечания

1. ↑ Манин Ю. И. Вычислимое и невычислимое. — М.: Советское радио, 1980. — С. 15.
2. ↑ Simulating Physics with Computers R. Feynman, Int. J. Theor. Phys. 21, 467 (1982)
3. ↑ Квантовый компьютер и квантовые вычисления, том 2, ред. Садовничий. Р. Фейнман "Моделирование физики на компьютерах", с. 96-124
4. ↑ ^{1 2} D-Wave Systems: What We’re Trying to Build
5. ↑ CompuTerra Online #224 — Квантовые компьютеры и квантовые вычисления…