IBM заявляє, що зробила великий прорив у галузі квантових обчислень
Вчені з IBM кажуть, що вони розробили метод управління ненадійністю, властивою квантовим процесорам, що, можливо, стане довгоочікуваним проривом у тому, щоб зробити квантові комп'ютери такими ж практичними, як і звичайні, або навіть більше.
Поліпшення, докладно описане в дослідженні, опублікованому в журналі Nature, відбулося майже через чотири роки після того, як Google з ентузіазмом проголосив "квантову перевагу", коли його вчені заявили, що продемонстрували, що їх квантовий комп'ютер може перевершити класичний.
Хоча ці твердження про "квантову перевагу" і стали важливою віхою, вони не виправдалися. Експеримент Google був розкритикований як такий, що не має реальних переваг, і незабаром інші експерименти продемонстрували, що класичні суперкомп'ютери все ще можуть випереджати Google.
Проте дослідники IBM упевнені, що цього разу виграш реальний.
"Ми вступаємо в стадію квантових обчислень, яку я називаю корисною", — сказав The New York Times Джей Гамбетта, науковий співробітник IBM і віце-президент IBM Quantum Research. "Епоха корисності".
Попри те, що ви ризикуєте серйозно спотворити чудову, запаморочливу науку, ось короткий огляд квантових обчислень.
По суті, він використовує два принципи квантової механіки. Перший — це суперпозиція, здатність однієї частки, у разі квантових бітів чи кубітів, перебувати у двох різних станах одночасно. Ще є заплутаність, яка дозволяє двом частинкам одночасно перебувати в тому самому стані.
Ці моторошні принципи дозволяють набагато меншій кількості кубітів змагатися за обчислювальною потужністю зі звичайними бітами, які можуть бути лише двійковою одиницею або банкрутом. Звучить чудово, але на квантовому рівні частки існують у невизначених станах, викликаючи неприємну випадковість, відому як квантовий шум.
Керування цим шумом є ключем до отримання практичних результатів від квантового комп'ютера. Наприклад, невелика зміна температури може призвести до зміни стану кубіту або втрати суперпозиції.
Саме тут набуває чинності нова робота IBM. В експерименті дослідники компанії використовували 127-кубітний процесор IBM Eagle для розрахунку так званої моделі Ізінга, яка моделює поведінку 127 магнітних частинок квантового розміру в магнітному полі. — проблема, що має реальну цінність, але в такому масштабі надто складна для вирішення класичних комп'ютерів.
Щоб пом'якшити квантовий шум, дослідники, як це не парадоксально, фактично додали більше шуму, а потім точно задокументували його вплив на кожну частину схеми процесора та закономірності, що виникають.
Звідси дослідники могли вірогідно екстраполювати, як виглядали б розрахунки без шуму. Вони називають цей процес «усуненням помилок».
Є лише одна нагальна проблема. Оскільки обчислення, які виконував квантовий процесор IBM, були такого складного масштабу, класичний комп'ютер, який виконує ті ж обчислення, також зіткнувся б з невизначеністю.
Але оскільки інші експерименти показали, що їх квантовий процесор дає більш точні результати, ніж класичний, при моделюванні меншої, але все ж таки надзвичайно складної моделі Ізинга, дослідники кажуть, що є велика ймовірність, що їх висновки зі зменшеними помилками вірні.
"Рівень згоди між квантовими та класичними обчисленнями в таких великих завданнях особисто мене здивував", — написав у довгому блозі компанії співавтор Ендрю Еддінс, фізик з IBM Quantum. "Сподіваюся, це всіх вразить."
Як не багатообіцяльні результати, «неочевидно, що вони досягли тут квантової переваги», — сказав співавтор NYT Майкл Залетіл, фізик з Каліфорнійського університету в Берклі.
Далі подальші експерименти повинні підтвердити, що методи усунення помилок вчених IBM не дадуть таких самих або навіть кращих результатів при обчисленні того ж завдання класичним процесором.
Тим часом вчені IBM розглядають зниження помилок як сходинку до ще більш разючого процесу виправлення помилок, який, можливо, стане тим, що нарешті сповістить еру «квантової переваги». Дивитимемося.
Джерела: The New York Times
