Квантові комп’ютери можуть перевершити класичні у відповідях на практичні питання протягом двох років, показує новий експеримент, проведений компанією IBM. Демонстрація натякає на те, що справжня квантова перевага, коли квантові комп’ютери випередять класичні цифрові, може настати напрочуд скоро.
“Ці машини наближаються”, – сказала Сабріна Маніскалко, генеральний директор стартапу з квантових обчислень Algorithmiq, що базується в Гельсінкі, в інтерв’ю виданню Nature News.
У новому дослідженні, написаному в минулу середу, вчені використовували квантовий комп’ютер IBM, відомий як Eagle, для моделювання магнітних властивостей реального матеріалу швидше, ніж це може зробити класичний комп’ютер. Цього вдалося досягти завдяки використанню спеціального процесу зменшення помилок, який компенсував шум – фундаментальний недолік квантових комп’ютерів.
Традиційні комп’ютери на основі кремнієвих чипів покладаються на “біти”, які можуть приймати лише одне з двох значень: 0 або 1.
На відміну від них, квантові комп’ютери використовують квантові біти, або кубіти, які можуть набувати багатьох станів одночасно. Кубіти покладаються на такі квантові явища, як суперпозиція, коли частинка може існувати в декількох станах одночасно, і на квантову заплутаність, коли стани віддалених частинок можуть бути пов’язані таким чином, що зміна одного з них миттєво змінює інший. Теоретично, це дозволяє кубітам виконувати обчислення набагато швидше і паралельно, те, що цифрові біти робили б повільно і послідовно.
Але історично квантові комп’ютери мали ахіллесову п’яту: Квантові стани кубітів є неймовірно делікатними, і навіть найменший вплив зовнішнього середовища може назавжди змінити їхній стан – а отже, й інформацію, яку вони несуть. Це робить квантові комп’ютери дуже схильними до помилок або “шумними”.
У новому експерименті, що підтверджує принцип, 127-кубітний суперкомп’ютер Eagle, який використовує кубіти, побудовані на надпровідних схемах, розрахував повний магнітний стан двовимірного твердого тіла. Потім дослідники ретельно виміряли шум, вироблений кожним з кубітів. Виявилося, що певні фактори, такі як дефекти в суперкомп’ютерному матеріалі, можуть надійно передбачити шум, що генерується в кожному кубіті. Потім команда використала ці прогнози для моделювання того, як би виглядали результати без цього шуму.
Заяви про квантову перевагу з’являлися і раніше: У 2019 році вчені Google стверджували, що квантовий комп’ютер компанії, відомий як Sycamore, за 200 секунд розв’язав задачу, на яку звичайному комп’ютеру знадобилося б 10 000 років. Але проблема, яку він вирішив – по суті, випльовування величезного списку випадкових чисел, а потім перевірка їхньої точності – не мала практичного застосування.
На противагу цьому, нова демонстрація IBM стосується реальної – хоча і дуже спрощеної – фізичної проблеми.
“Це вселяє оптимізм, що це буде працювати в інших системах і складніших алгоритмах”, – сказав Джон Мартініс, фізик з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі, який досягнув результату Google 2019 року, в інтерв’ю Nature News.
Читайте також: