Мы всегда слышали о полезности квантового компьютера как пророчестве об отдаленном будущем. Но на этой неделе ученые IBM опубликовали результаты исследования, которое приближает нас к этому будущему.
Исследование, опубликованное на этой неделе в журнале Nature (Я связываю это с вами здесь) сравнивает «классический» суперкомпьютер и квантовый компьютер с более чем 100 кубитами, чтобы оценить полезность последнего.
«Поле боя»? Моделирование физических законов.
Подобно художнику, лепящему глину, одной из первых задач, демонстрирующих полезность квантовых компьютеров, может быть моделирование компонентов материалов, которые классические компьютеры никогда не могли эффективно моделировать.
Это может иметь огромные потенциальные последствия, от создания более эффективных удобрений до разработки более качественных батарей, не говоря уже о прорывах в медицине.
Резюме: что делает квантовый компьютер таким особенным?
Что ж, в то время как классический компьютер считывает «двоичную» информацию как число ноль или единицу, квантовый компьютер можно читать и то, и другое одновременно. Теоретически это делает его гораздо более эффективным при решении определенных задач, таких как поиск в неупорядоченной базе данных… или моделирование природных явлений.
Конечно, создать квантовый компьютер с утилитой — непростая задача. Кубиты, квантовые эквиваленты классических битов, очень чувствительны к шумам и помехам из окружающей среды, что может создавать ошибки в вычислениях. И по мере того, как квантовые процессоры становятся больше, эти ошибки также могут накапливаться. Как их преодолеть?
Исследование, призванное сделать квантовый компьютер полезным
Исследователи IBM работали с квантовым процессором Eagle на 127 кубитов, чтобы смоделировать спиновую динамику материала, предсказав такие свойства, как его реакция на магнитные поля. Они создали большие переплетенные состояния, в которых определенные смоделированные атомы коррелируют друг с другом. А благодаря технике под названием «экстраполяция нулевого шума» они смогли отделить шум и получить истинный отклик.
Чтобы убедиться, что ответы, полученные с помощью квантового компьютера, полезны и надежны, другая группа ученых Калифорнийского университета в Беркли провела те же симуляции на наборе классических компьютеров и получила совпадающие результаты.
(Будущая) полезность квантовых вычислений
В то время как классические компьютеры имеют верхний предел для такого рода проблем, особенно по мере усложнения моделей, квантовый процессор IBM по-прежнему стремится к квантовому превосходству. Но демонстрация того, что он может давать полезные ответы даже в присутствии «шума», является замечательным достижением.
«То, что мы наблюдали, беспрецедентно: квантовым компьютерам удалось точно смоделировать естественную физическую систему более совершенным способом, чем классические методы», — сказал он. Дарио Хиль, старший вице-президент и директор IBM Research. "Эта веха представляет собой важный шаг в демонстрации того, что современные квантовые компьютеры являются действительными научными инструментами, способными решать чрезвычайно сложные проблемы, возможно, невозможные для классических систем. Сейчас мы вступаем в новую эру полезности для квантовых вычислений".
Что вы говорите? Он прав?
