Квантовите компютри могат да надминат класическите компютри в отговорите на практически въпроси в рамките на две години, според нов експеримент, проведен от IBM. Демонстрацията подсказва, че истинското квантово надмощие, когато квантовите компютри изпреварват класическите цифрови, може да дойде изненадващо скоро.
„Тези машини идват“, каза Сабрина Манискалко, главен изпълнителен директор на базираната в Хелзинки стартираща компания за квантови изчисления Algorithmiq, в интервю за Nature News.
В ново проучване, публикувано миналата сряда, учените са използвали квантовия компютър на IBM, известен като Eagle, за да симулират магнитните свойства на реален материал по-бързо, отколкото може да направи класически компютър. Това беше постигнато благодарение на използването на специален процес за намаляване на грешките, който компенсира шума, основен недостатък на квантовите компютри.
Традиционните компютри, базирани на силициеви чипове, разчитат на „битове“, които могат да приемат само една от двете стойности: 0 или 1.
За разлика от това, квантовите компютри използват квантови битове или кубити, които могат да придобиват много състояния едновременно. Кубитите разчитат на квантови феномени като суперпозиция, при която една частица може да съществува в множество състояния наведнъж, и квантово заплитане, при което състоянията на отдалечени частици могат да бъдат свързани по такъв начин, че промяната на едно от тях незабавно променя друго. На теория това позволява на кубитите да извършват изчисления много по-бързо и паралелно, неща, които цифровите битове биха направили бавно и последователно.
Но исторически погледнато, квантовите компютри са имали ахилесова пета: квантовите състояния на кубитите са невероятно деликатни и дори най-малкото външно влияние може да промени трайно състоянието им – и следователно информацията, която носят. Това прави квантовите компютри много податливи на грешки или „шумни“.
В нов експеримент за доказване на принципа, 127-кубитовият суперкомпютър Eagle, който използва кубити, изградени върху свръхпроводящи вериги, изчислява пълното магнитно състояние на двуизмерно твърдо тяло. След това изследователите внимателно измерват шума, произведен от всеки от кубитите. Оказва се, че определени фактори, като дефекти в материала на суперкомпютъра, могат надеждно да предскажат шума, генериран във всеки кубит. След това екипът използва тези прогнози, за да моделира как биха изглеждали резултатите без този шум.
Твърдения за квантово превъзходство са се появявали и преди: през 2019 г. учени от Google твърдят, че квантовият компютър на компанията, известен като Sycamore, е разрешил проблем за 200 секунди, който на обикновен компютър би отнел 10 000 години. Но проблемът, който той реши - по същество изплювайки огромен списък от произволни числа и след това проверявайки тяхната точност - нямаше практическо приложение.
За разлика от това, новата демонстрация на IBM се занимава с реален, макар и силно опростен, физически проблем.
„Окуражаващо е, че ще работи в други системи и по-сложни алгоритми“, каза Джон Мартинис, физик от Калифорнийския университет в Санта Барбара, който постигна резултата. Google 2019 г. в интервю за Nature News.
Прочетете също: