В июне 2023 года исследователи IBM опубликовали статью в журнале Nature, в которой подробно описывался эксперимент с моделированием системы массива крошечных переворачивающихся магнитов, эволюционирующей с течением времени. Они утверждали, что эта симуляция осуществима только с квантовым компьютером. Тиндалл и его коллеги, используя свои алгоритмы для решения сложных квантовых задач с помощью классических компьютеров, решили эту задачу всего за две недели, доказав, что её можно решить даже на смартфоне.

Тиндалл и его соавтор Драйс Селс из Института Флэтайрон и Нью-Йоркского университета затем исследовали, почему эту систему можно так легко решить с помощью классического компьютера. Они обнаружили, что система проявляет ограничение, которое может возникнуть при особых обстоятельствах в замкнутых квантовых системах. Ограничение уменьшает количество запутанности, делая задачу достаточно простой для описания классическими методами.

Тиндалл объясняет: «В этой системе магниты не будут просто внезапно вскакивать. Вместо этого они фактически будут просто колебаться вокруг своего начального состояния, даже в очень длительных временных масштабах. Это довольно интересно с точки зрения физики, потому что это означает, что система остаётся в состоянии, которое имеет очень специфическую структуру, а не просто полностью беспорядочно».

Результаты исследования показывают, что ограничение может проявиться в ряде двумерных квантовых систем. Математическая модель, разработанная Тиндаллом и Селсом, предлагает ценный инструмент для понимания физики, происходящей в этих системах. Кроме того, код, используемый в статье, может предоставить инструмент для сравнительного анализа, который учёные могут использовать при разработке новых компьютерных симуляций для других квантовых проблем.

Это исследование помогает лучше понять границу между возможностями квантовых и классических компьютеров и обеспечивает основу для тестирования новых квантовых симуляций. Как отмечает Тиндалл, «одним из больших открытых вопросов в квантовой физике является понимание того, когда запутанность растет быстро, а когда нет. Этот эксперимент даёт хорошее понимание примера, в котором мы не получили крупномасштабной запутанности из-за используемой модели и двумерной структуры квантового процессора».