Квантовое преимущество IBM: новая система самоконтроля, 2415 операций на логических кубитах, прорыв в вычислениях

Компания IBM совместно с исследователями из Чикагского университета объявила о достижении важной вехи в мире квантовых вычислений. Ученые продемонстрировали работу системы, которая не только выполнила расчеты за пределами возможностей классических компьютеров, но и смогла подтвердить точность полученного результата, пишет Phys.org.

Достижение специалистов отвечает фундаментальным критериям так называемого «квантового преимущества» — момента, когда можно надежно доказать превосходство квантовой машины над традиционной. Главная сложность на пути к подтверждению квантового преимущества всегда заключалась в проверке. Обычно для тестов используют метод случайной выборки схем (RCS), где квантовый процессор генерирует настолько сложные паттерны, что классический компьютер не может их воспроизвести.

Однако по мере роста сложности задач становится практически невозможно перепроверить ответ квантового компьютера, не прибегая к сложным теоретическим допущениям. «Проверка остается одной из самых больших проблем на пути к твердому подтверждению экспериментального квантового преимущества», — сказал Билл Фефферман, доцент Чикагского университета и соавтор статьи.

Чтобы решить проблему проверки результатов, команда предложила структурированную альтернативу стандартному тесту RCS. Новый метод сохраняет ту же невероятную вычислительную сложность, но добавляет критически важную функцию: систему самоконтроля, которая обнаруживает и исправляет ошибки прямо в процессе расчетов.

Ключом к успеху стала одна из самых масштабных на сегодняшний день демонстраций работы «логических» кубитов — защищенных от шума блоков информации. В ходе эксперимента система успешно задействовала 70 логических кубитов, выполнила 2415 операций между ними и провела 468 сложных логических преобразований, которые являются фундаментом для квантовых алгоритмов.

Эксперимент проводился на квантовом компьютере IBM. Машине потребовалось всего около 15 минут, чтобы завершить вычисления. При этом исследователи математически доказали, что ведущим классическим алгоритмам потребовались бы непомерно огромные ресурсы и время вплоть до возраста Вселенной для выполнения той же задачи.

«Сейчас мы прочно вступили в эру квантового преимущества. Мы продемонстрировали вычисления, выходящие за рамки классических компьютеров, и установили нижнюю границу точности их выполнения», — заявил Джей Гамбетта, директор IBM Research. Соавтор исследования Сумик Гош добавил, что такие методы верификации потенциально открывают путь к практическому применению следующего поколения квантовых компьютеров, предоставляя ученым и бизнесу новую основу для доверия к этой технологии.

Тем временем в России получили перспективные соединения для квантовых компьютеров. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.