Мы всегда слышали о полезности квантового компьютера как о пророчестве далекого будущего. Однако на этой неделе ученые из 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.
Когда художник лепит из глины, одной из первых задач, демонстрирующих полезность квантовых вычислений, может стать 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 число один, 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, создание квантового компьютера, имеющего хоть какую-то полезность, — это не прогулка по парку. Кубиты, квантовые эквиваленты классических битов, очень чувствительны к шуму и помехам окружающей среды, что может привести к ошибкам 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 динамику вращения материала, предсказав такие свойства, как его реакция на магнитные поля. Они создали большие запутанные состояния, в которых определенные моделируемые атомы коррелируют друг с другом. А благодаря методике под названием «экстраполяция нулевого шума» им удалось отделить шум и получить реальный ответ.
Чтобы гарантировать, что ответы, полученные от квантового компьютера, были полезными и надежными, другая группа ученых из Калифорнийского университета в Беркли провела то же моделирование на наборе классических компьютеров и получила совпадающие результаты.
(Будущая) полезность квантовых вычислений
Хотя классические компьютеры имеют верхний предел для решения подобных задач, особенно по мере усложнения моделей, квантовый процессор IBM все еще пытается достичь квантового превосходства. Но демонстрация того, что он может давать полезные ответы даже в присутствии «шума», является заметным достижением.
«То, что мы наблюдали, беспрецедентно: квантовым компьютерам удалось точно смоделировать естественную физическую систему, более совершенную, чем классические методы», — сказал он. Дарио Хиль, старший вице-президент и директор IBM Research. «Это достижение представляет собой важный шаг в демонстрации того, что современные квантовые компьютеры являются действенными научными инструментами, способными решать чрезвычайно сложные проблемы, возможно, невозможные для классических систем. Сейчас мы вступаем в новую эру полезности квантовых вычислений».
Что вы говорите? Он прав?
