Предел возможностей ПК: квантовая система решила невыполнимую задачу
Ученые нашли новый способ проверить, действительно ли квантовые компьютеры способны превзойти обычные. Свежий эксперимент показал, что квантовая система справилась с задачей более эффективно, чем лучшие классические алгоритмы.
Об этом пишет РБК-Украина со ссылкой на исследование, опубликованное в профессиональном научном вестнике Nature Communications.
В чем состоит проблема проверки квантовых систем?
Ученые объяснили: главная сложность подтверждения преимущества квантовых компьютеров состоит в сложности расчетов.
С увеличением количества операций проверка результатов с помощью обычных ПК становится практически невозможной - все из-за чрезмерных требований к вычислительным мощностям.
Чтобы решить эту проблему, ученые разработали экспериментальную игру на основе задания по выборке дополнения (complement sampling).
Условие задачи: все возможные варианты ответов тайно делятся на две равные группы - А и Б.
Цель игры: получить один случайный вариант из группы А и вернуть ответ, принадлежащий группе Б.
Ограничения для ПК: классическая система получает только одну конкретную цифру или элемент, из-за чего не знает распределения других вариантов, а ее шансы на успех падают с увеличением размера данных.
Благодаря квантовой суперпозиции кубит может одновременно находиться в нескольких возможных состояниях.
Это позволяет квантовому компьютеру работать со всей группой А параллельно, превратить ее в группу Б с помощью специальной схемы и лишь затем произвести измерения.
Результаты испытания на квантовом компьютере
Исследователи протестировали алгоритм на ионном квантовом компьютере Quantinuum H2, использовав тысячи различных схем с масштабированием опыта до 55 куб.
Несмотря на наличие аппаратного шума в реальных условиях, результаты квантовой системы оказались статистически недостижимыми для любого классического ПК.
Во время теста с 37-битными строками квантовый компьютер справился с задачей, выходящей за пределы возможностей лучших классических алгоритмов. Разница в вычислительной эффективности оказалась немалой.
В будущем ученые планируют усложнить эксперимент, разведя системы выбора и анализа ответов на два отдельных квантовых компьютера, соединенных настоящим квантовым каналом связи.