Разработка концепции аналоговых квантовых симуляторов на периодических массивах поляритонных ловушек

Квантовый симулятор представляет собой устройство, воспроизводящее в хорошо контролируемой лабораторной системе Гамильтониан целого комплекса задач многих тел. Такого рода задачи относятся к категории максимально сложных задач, как правило, не поддающихся решению на классических компьютерах, поскольку Гильбертово пространство квантовых много частичных систем экспоненциально растет с увеличением размера системы, что создает непреодолимые трудности даже для наиболее мощных современных компьютеров. Выходом из положения является создание компьютеров нового типа, использующих принцип квантовой суперпозиции для максимального распараллеливания вычислительного процесса. К настоящему моменту предложено несколько платформ для создания квантовых симуляторов: холодные атомные газы, сверхпроводящие кубиты и фотонные системы. Каждая из таких платформ, в соответствии со своими достоинствами и своими недостатками, ориентируется на решение определенных специфических задач. В частности, сверххолодные атомы хорошо моделируют коллективные свойства равновесных систем, такие, например, как квантовые фазовые переходы в разупрорядоченных спиновых системах или в бозонных и фермионных моделях Хаббарда. Такие открытые неравновесные квантовые системы привлекают в последнее время значительный интерес, поскольку их стационарные состояния и их динамика радикально отличаются от соответствующих свойств равновесных систем.