Квантовые симуляции физических процессов для 10-11 классов

  • Домашнее обучение
  • Образовательные программы
  • Домашнее обучение
  • pdf
  • 14.03.2025
Публикация на сайте для учителей

Публикация педагогических разработок

Бесплатное участие. Свидетельство автора сразу.
Мгновенные 10 документов в портфолио.

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.
Иконка файла материала Квантовые симуляции физических процессов для 10.pdf

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