Сегодня 04 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 🔥
Соавтор Dishonored «с радостью» бы взялся за Dishonored 3, но есть нюанс 37 мин.
ООН: ИИ уничтожит почти половину рабочих мест к 2033 году 2 ч.
Визг шин, рёв двигателей и атмосфера 90-х: гоночная игра #Drive Rally устремилась к выходу из раннего доступа 3 ч.
Inzoi установила новый рекорд скорости продаж для Krafton— игру раскупают быстрее, чем PUBG 4 ч.
«Буду плакать слезами счастья»: датамайнеры Apex Legends заявили, что Titanfall 3 жива и выйдет в 2026 году 5 ч.
ИИ впервые стал студентом вуза — Венский университет прикладного искусства зачислил систему Flynn 5 ч.
Бенчмарк MLPerf показал, что ускорители AMD Instinct не уступают NVIDIA H200 5 ч.
Россия заняла четвёртое место по размеру аудитории в Kingdom Come: Deliverance 2, хотя игра в стране даже не продаётся 6 ч.
Трамп заявил, что сделка с TikTok близка к заключению, и тарифы могут пригодиться в переговорах с Китаем 9 ч.
Amazon добавила ИИ-функцию кратких обзоров книг Kindle, но предупредила о спойлерах 11 ч.
Каждый пятый проданный в России в этом году смартфон выпустила Xiaomi, но заработала больше всех Apple 4 мин.
В Европе установили самый мощный в мире ветрогенератор — мощностью 21,5 МВт и диаметром 276 м 13 мин.
McLaren заполучила арабские инвестиции и скоро может прийти к выпуску электромобилей 57 мин.
Российские операторы получат низкие частоты для 5G не раньше 2029 года — сейчас диапазон занят телевещателями 2 ч.
Рост российского рынка IT встал на паузу — заказчики ждут возвращения зарубежных разработчиков 2 ч.
G.Skill представила самые быстрые в мире 64-Гбайт модули памяти для ПК 2 ч.
Учёные разработали техпроцесс для массового производства перовскитных солнечных панелей на Луне 2 ч.
Многие контрактные производители электроники не знают, где им строить фабрики после введения новых тарифов США 3 ч.
Parasail привлекла $10 млн стартового капитала и выступила «агрегатором ускорителей» с парком чипов больше, чем у Oracle 3 ч.
Богатейшие люди мира за день потеряли $208 млрд из-за новых пошлин США 4 ч.