Сегодня 07 июня 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Google снова показала квантовое превосходство — квантовые компьютеры стали ближе к практическому применению

Группа учёных под руководством Google сообщила о прорыве в области квантовых вычислений. Они снова продемонстрировали квантовое превосходство — способность квантового компьютера выполнять вычисления, на которые не способен классический, — но на этот раз сосредоточились на точности вычислений. Также учёные показали, что существуют фазовые переходы в вычислительных процессах, что открывает путь к дальнейшему развитию квантовых технологий.

 Источник изображений: Google, Nature

Источник изображений: Google, Nature

Ещё в 2019 году Google заявляла о достижении квантового превосходства, вызвав бурные споры в научном сообществе. Тогда IBM подвергла сомнению этот результат, утверждая, что классические алгоритмы могут быть оптимизированы для решения аналогичных задач. В новой работе, опубликованной в журнале Nature, учёные описали эксперимент с использованием метода случайной выборки цепей (Random Circuit Sampling, RCS), в ходе которого 67-кубитная система выполнила 32 цикла вычислений. Акцент сделан не на квантовом превосходстве, а на том, что даже при наличии шумов — основного ограничения для квантовых процессоров и главной причины ошибок вычислений — можно добиться вычислительных успехов, которые превосходят возможности классических систем. Это доказывает, что квантовые вычисления приближаются к фазе практического применения.

Термин «квантовое превосходство» вызывает определённые споры в научном сообществе. Некоторые исследователи предпочитают использовать термины «квантовая полезность» (Quantum Utility) или «квантовое преимущество» (Quantum Advantage). Последний термин подразумевает не только теоретическое превосходство квантовых устройств, но и их практическую пользу. В отличие от квантового превосходства, которое не связано с реальной полезностью для задач, квантовое преимущество предполагает выполнение задач быстрее и эффективнее, чем на классических компьютерах.

Квантовые процессоры, несмотря на их потенциал, остаются чрезвычайно чувствительными к внешним шумам, таким как температурные колебания, магнитные поля или даже космическая радиация. Эти помехи могут существенно снижать точность вычислений. В исследовании Google учёные изучили влияние шума на работу квантовых устройств и провели эксперимент, который позволил исследовать два ключевых фазовых перехода: динамический переход, зависящий от числа циклов, и квантовый фазовый переход, влияющий на уровень ошибок. Результаты показали, что даже в условиях шума квантовые системы эпохи NISQ могут достичь вычислительной сложности, недоступной для классических систем.

 Фазовые переходы в случайной выборке цепей (RCS). График иллюстрирует два фазовых перехода. Первый — от сосредоточенного распределения битовых строк на малом числе циклов к широкому или антиконцентрированному распределению. Второй — переход в условиях шума, при котором высокая ошибка на цикл приводит к переходу от системы с полной корреляцией к представлению в виде нескольких несвязанных подсистем

Фазовые переходы в случайной выборке цепей (RCS). График иллюстрирует два фазовых перехода. Первый — от сосредоточенного распределения битовых строк на малом числе циклов к широкому или антиконцентрированному распределению. Второй — переход в условиях шума, при котором высокая ошибка на цикл приводит к переходу от системы с полной корреляцией к представлению в виде нескольких несвязанных подсистем

Метод случайной выборки цепей (RCS), использованный в эксперименте, ранее подвергался критике за свою простоту и кажущуюся бесполезность. Однако Google подчёркивает, что RCS является ключевым методом для перехода к задачам, которые невозможно решить на классических компьютерах. Этот метод оптимизирует квантовые корреляции с использованием операций типа iSWAP, что предотвращает упрощение классических эмуляций. Благодаря этому подходу Google смогла чётко обозначить границы возможностей квантовых систем, стимулируя конкуренцию между квантовыми и классическими вычислительными платформами.

В исследовании также рассматриваются перспективы практического использования квантовых процессоров. Одним из первых примеров может стать сертифицированное генерирование по-настоящему случайных чисел, требующее высокой вычислительной сложности и устойчивости к шумам. Серджио Бойксо (Sergio Boixo), руководитель квантовых исследований Google, в своём интервью для Nature отметил: «Если квантовые устройства не смогут продемонстрировать преимущество с помощью RCS, самого простого из примеров использования, то вряд ли они смогут это сделать в других задачах».

 Дорожная карта развития квантовых вычислений Google

Дорожная карта развития квантовых вычислений Google

Работа Google представляет собой значительный вклад в развитие квантовых технологий. Хотя практическое применение квантовых устройств остаётся сложной задачей, такие направления, как сертифицированное генерирование случайных чисел, могут стать первым шагом к их коммерческому использованию. Несмотря на сложности, связанные с шумами, эксперименты Google показывают, что переход от теоретических исследований к практическому применению квантовых устройств становится всё более реальным.

Источники:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Mundfish выпустит эвакуационный шутер The Cube во вселенной Atomic Heart 5 ч.
Capcom представила Resident Evil Requiem, которая станет «началом новой эры хорроров на выживание» — первый трейлер и дата выхода 6 ч.
«Выведет жанр на новый уровень»: Mundfish анонсировала Atomic Heart 2 7 ч.
Новая статья: Elden Ring Nightreign — вместе весело страдать. Рецензия 8 ч.
Windows 11 будет автоматически замедлять процессор, когда компьютер не используется 12 ч.
На Samsung Galaxy Watch появилось приложение «Яндекс Музыка» 13 ч.
Ремейк Persona 4 скоро выйдет из тени — журналисты рассекретили дату анонса 13 ч.
AMD продолжает шоппинг: компания купила стартап Brium для борьбы с доминированием NVIDIA 14 ч.
В открытый доступ попал релизный трейлер дополнения Lies of P: Overture — аддон выйдет со дня на день 14 ч.
Apple разработала ИИ, выявляющий нетипичные аспекты устной речи — это поможет диагностировать заболевания 14 ч.
«Аквариус» анонсировала защищённую платформу СХД S2-1 с российским процессором Baikal-S 8 ч.
NASA повысило вероятность столкновения астероида 2024 YR4 с Луной через 7 лет 11 ч.
AMD купила команду разработчика ИИ-чипов Untether AI, но не саму компанию, которая тут же закрылась 14 ч.
В этом году МТС отключит половину своих базовых станций 3G в России 17 ч.
Для создания российской космической станции «Роскосмос» заказал ещё три ракеты «Ангара-А5М» 18 ч.
Intel признала, что изначально разрабатывала ангстремные техпроцессы 18A и 14A для себя, а не сторонних заказчиков 18 ч.
После рекордного обвала акции Tesla пошли вверх, поскольку Трамп и Маск готовят примирение 19 ч.
Японский лунный аппарат Resilience с мини-луноходом долетел до Луны — и мгновенно разобрался 19 ч.
В Китае испытали сверхзащищённый канал уникальной квантовой связи с взлетающей ракетой 20 ч.
Huawei и XPeng представили гигантский 87-дюймовый проекционный дисплей для авто 20 ч.