Gemini как соавтор исследования на квантовом компьютере

О чём урок

Перелётные птицы пересекают океаны и континенты и прибывают с точностью до нескольких метров туда, откуда они стартовали годом ранее. Основное объяснение того, как они считывают магнитное поле Земли, заключается не в органе или минерале. Это квантовый эффект внутри белка в глазу: механизм радикальных пар. В этом notebook Gemini выступает в роли партнёра по исследованиям. Gemini разрабатывает квантовую схему, вы запускаете её на симуляторе и на реальном сверхпроводящем оборудовании IBM, Gemini интерпретирует полученные результаты, а затем Gemini отвечает на вопрос, который большинство демонстраций избегают: действительно ли эта задача вообще требует квантового компьютера? Честный ответ здесь оказывается отрицательным, и выяснение причин является наиболее полезной частью этого notebook. В нём рассматриваются многошаговые system instructions, структурированные технические рассуждения, и модель мышления, которой предложено вынести по-настоящему сложное суждение относительно конкретного научного артефакта. Свет попадает на белок криптохром в сетчатке глаза птицы и выбивает электрон из одной молекулы в другую. Это оставляет два неспаренных электронных спина, по одному на каждой молекуле: радикальную пару. Пара рождается в квантовом синглетном состоянии, где два спина идеально антикоррелированы. Оставленная в покое, пара не остаётся синглетом. Два спина когерентно осциллируют между синглетным состоянием и тремя триплетными состояниями. Эту осцилляцию вызывают две вещи: зеемановское взаимодействие с магнитным полем Земли, и сверхтонкое взаимодействие с близлежащими атомными ядрами внутри молекулы. Последующая химия зависит от того, является ли пара синглетом или триплетом в момент реакции, поэтому баланс синглет-триплет определяет количество продукта, образующегося в реакции. Поскольку сверхтонкая связь анизотропна (она зависит от молекулярной ориентации), этот баланс зависит от направления внешнего поля. Белок становится химическим компасом. Анизотропия — это весь секрет. Удалите её, и чувствительность к направлению исчезнет. Простыми словами. Представьте два электрона как пару крошечных вращающихся волчков, которые изначально движутся идеально синхронно. По мере вращения они то синхронизируются, то рассогласовываются, и скорость этого рассогласования зависит от того, в каком направлении птица ориентирована относительно поля Земли.

План урока

1. Этот notebook был предоставлен steps-re.
2. Обзор
3. Механизм радикальных пар
4. Модель
5. Настройка
6. Установка SDK
7. Настройка вашего API key
8. Вспомогательные функции и данные