Квантовый скачок в поиске гравитационных волн: физики смогли ускорить процесс в разы
Применение этого алгоритма даже на классических компьютерах сокращает время обработки данных в 50 раз! А что будет, когда его запустят на квантовых компьютерах..
Команда исследователей разработала квантовый алгоритм, позволяющий резко сократить время, необходимое для сопоставления сигналов гравитационных волн с шаблонными паттернами из базы данных. Этот процесс, известный как согласованная фильтрация, является частью методологии, которая позволила совершить большое количество открытий на инструментах LIGO и Virgo.
Эти чувствительные детекторы улавливают слабую рябь в пространстве-времени, вызванную массивными астрономическими событиями, такими как столкновение нейтронных звезд и слияние черных дыр. Согласованная фильтрация позволяет компьютерам выделять сигналы гравитационных волн из шума данных, собираемых детектором. В ходе нее данные просеиваются и ищется сигнал, который соответствует одному из сотен триллионов шаблонов. Хотя этот процесс позволил обнаружить множество гравитационных событий с тех пор, как LIGO поймал первый сигнал в сентябре 2015 года, он отнимает много времени и ресурсов.
Квантовое будущее гравитационных волн
В своем новом исследовании ученые использовали алгоритм Гровера, чтобы ускорить процесс сопоставления сигналов и сделать его более энергоэффективным. Алгоритм Гровера, разработанный компьютерщиком Ловом Гровером в 1996 году, использует необычные возможности и приложения квантовой теории, чтобы значительно ускорить процесс поиска в базах данных.
В то время как квантовые компьютеры, способные обрабатывать данные с помощью алгоритма Гровера, все еще недостаточно хороши, обычные компьютеры вполне справляются с этой задачей. С появлением мощных квантовых компьютеров использование этого алгоритма может стать еще эффективнее и тогда ни одно гравитационно-волновое событие не ускользнет от астроофизиков.
Почему это важно? Разработанная физиками система способна ускорить поиск новых событий среди набора данных в разы: на то, для чего сегодня требуется год, новому алгоритму понадобится всего неделя. К тому же, это сократит количество требуемых вычислительных ресурсов, что позволит астрофизическим суперкомпьютерам переключиться на другие задачи. В целом такой процесс ускорит развитие гравитационно-волновой астрономии и позволит совершить множество открытий.