Сегодня 25 апреля 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 🔥
Продажи ремейка Resident Evil 4 достигли 10 миллионов копий — рекорд Resident Evil Village не устоял 8 мин.
YouTube выручила $8,9 млрд и отпраздновала 20-летие, объявив о новом рекорде загрузок видео 2 ч.
Meta ограничит спамерам охват аудитории и монетизацию в Facebook 4 ч.
Стараниями Илона Маска IBM потеряла миллионные контракты, но всё равно превзошла ожидания аналитиков по итогам квартала 9 ч.
Remedy подтвердила дату выхода и показала много геймплея кооперативного шутера FBC: Firebreak во вселенной Control 11 ч.
Epic Games Store запустил на PC, Android и iOS раздачу комедийного приключения Chuchel от создателей Machinarium и Botanicula 11 ч.
Европейские правозащитники обвинили Ubisoft в незаконном сборе данных игроков 13 ч.
Браузер Chrome для Android наконец-то научился открывать PDF-файлы 13 ч.
9 из 10 россиян хотя бы раз в месяц посещают «ВКонтакте» — VK похвасталась популярностью сервисов и отчиталась о росте выручки 15 ч.
Adobe создала аналог robots.txt для изображений, чтобы запретить обучать ИИ на них 15 ч.
Экономическая неопределённость способствовала росту спроса на процессоры Intel прежних поколений 2 ч.
Итоги первого квартала для Intel оказались лучше ожиданий, но прогноз на второй квартал разочаровал инвесторов 2 ч.
Meta подтвердила массовые сокращения в Reality Labs, затронувшие VR-разработчиков 5 ч.
Новая статья: Обзор смартфона Samsung Galaxy A56: игра в классики 8 ч.
Новая статья: Корпус DeepCool CG580: максимум функциональности, минимум стоимости 10 ч.
Квантовым процессорам из кремния быть — австралийский стартап впервые запутал квантовые «транзисторы» 10 ч.
Motorola представила мощные смартфоны Edge 60 и Edge 60 Pro с ёмкими батареями и Pantone-дисплеями 11 ч.
Xiaomi представила первый в мире смартфон на Snapdragon 8s Gen 4 — Redmi Turbo 4 Pro по цене от $275 12 ч.
Швеция не нашла следов намеренного повреждения кабелей на Балтике, но Китай всё равно мешает расследованию 13 ч.
Xiaomi выпустила игровой монитор Redmi G Pro 27U с Mini-LED и поддержкой 4K со 160 Гц и 1080p с 320 Гц всего за $370 13 ч.