Квантовые симуляции физических процессов для 10-11 классов
О.С. Басаргин. 2025 год.
Введение
Квантовые компьютеры могут моделировать физические процессы, которые сложно или невозможно воспроизвести на классических компьютерах. В этой статье разберём, как квантовые симуляции используются в физике и как они связаны с Сфиральной моделью.
1. Зачем нужны квантовые симуляции? • Моделирование молекул – предсказание свойств химических соединений.
• Физика материалов – изучение квантовых фазовых переходов и сверхпроводимости.
• Космология – моделирование ранней Вселенной и чёрных дыр.
2. Основные принципы квантовых симуляций
• Квантовые гейты позволяют эмулировать динамику сложных систем.
• Запутанность моделирует коллективное поведение частиц.
• Суперпозиция создаёт многомерные состояния системы.
3. Код для квантовой симуляции молекулы
from qiskit import Aer, execute
from qiskit_nature.problems.second_quantization.electronic import ElectronicStructureProblem
from qiskit_nature.drivers.second_quantization import PySCFDriver from qiskit_nature.converters.second_quantization import QubitConverter
# Определение молекулы воды
driver = PySCFDriver(atom='H 0 0 0; O 0 0.757 0.586', basis='sto-3g') problem = ElectronicStructureProblem(driver) converter = QubitConverter(mapper='parity')
hamiltonian = converter.convert(problem.second_q_ops()[0])
# Симуляция
backend = Aer.get_backend('aer_simulator') job = execute(hamiltonian, backend)
result = job.result() print(result.get_counts())
1
4. Связь с Сфиральной моделью
• Витки сфирали могут моделировать квантовые переходы в сложных системах.
• S-образные линии соответствуют фазовым переходам в материалах.
• Запутанность отражает нелокальные корреляции в физических процессах.
5. Итоги и задания
• Как квантовые компьютеры улучшают моделирование физических процессов?
• Запустите код и изучите квантовые состояния молекулы.
• Какие природные явления можно эффективно симулировать с помощью квантовых вычислений?
Следующая тема: квантовые технологии грядущего для 10-11 классов.
2
Материалы на данной страницы взяты из открытых источников либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.