Сегодня 13 июня 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Классические компьютеры отняли у квантовых машин монополию на симуляцию сотен кубитов — помогли тензорные сети

Учёные решили на обычном компьютере задачу квантовой физики, которая считалась доступной только квантовым компьютерам. Первичные расчёты удалось провести на персональном ноутбуке. Результаты опубликованы 21 мая в журнале Science.

 Источник изображений: Lucy Reading-Ikkanda / Simons Foundation

Источник изображений: Lucy Reading-Ikkanda / Simons Foundation

Физики из Центра вычислительной квантовой физики (CCQ) при Институте Флэтайрон (Flatiron Institute) Фонда Саймонса (Simons Foundation) и их коллеги из Бостонского университета (Boston University) смоделировали квантовую систему из сотен взаимодействующих кубитов — квантовых аналогов битов классического компьютера, расположенных в квадратных, кубических или алмазных решётках. В отличие от обычных битов, принимающих значения 0 или 1, кубиты могут находиться в суперпозиции — одновременно в нескольких состояниях. Из-за этого моделировать их поведение на классических компьютерах крайне трудно.

В марте 2025 года другая группа учёных опубликовала в том же журнале статью, в которой сообщила о расчёте динамики особенно сложной кубитной системы на квантовом компьютере, и заявила, что повторить результат на классических машинах невозможно. «Когда мы в CCQ видим подобные заявления, мы всегда относимся к ним немного скептически, — говорит Джозеф Тиндалл (Joseph Tindall), научный сотрудник CCQ и первый автор новой статьи в Science. — Мол, а вы пробовали вот это? А вот то?» По словам соавтора исследования Майлза Стаудинмайра (Miles Stoudenmire), задача стала поводом проверить собственные разработки.

Особую трудность создавала квантовая запутанность — явление, при котором состояния кубитов остаются взаимосвязаны даже на больших расстояниях, и рассматривать их по отдельности нельзя. По словам Тиндалла, волновая функция, описывающая состояние такой системы, стремительно растёт с увеличением числа частиц, и её объём быстро превышает возможности прямого хранения на компьютере. Работа с подобными объектами — типичная проблема квантовой физики, без решения которой невозможно предсказывать свойства квантовых материалов, например сверхпроводников.

 Схема показывает, как тензорные сети сжимают описание запутанных кубитов и позволяют классическим компьютерам моделировать сложную квантовую динамику

Схема показывает, как тензорные сети сжимают описание запутанных кубитов и позволяют классическим компьютерам моделировать сложную квантовую динамику

Команда CCQ нашла выход с помощью тензорных сетей — математических структур данных, которые сжимают информацию о волновой функции в компактную форму из небольших связанных между собой таблиц чисел. Тиндалл сравнивает их с «ZIP-файлом для волновой функции». Первичные расчёты он выполнил на ноутбуке, используя код библиотеки ITensor, разработанной в CCQ. Опубликованные результаты воспроизводят трёхмерную динамику с помощью трёхмерной тензорной сети.

По словам Тиндалла, работа с такими объектами, особенно в трёх измерениях, почти не исследована: для этого нужны сложные алгоритмы и специализированный код. Для начальных вычислений он использовал алгоритм распространения доверия (англ. belief propagation), предложенный в 1980-х годах и недавно адаптированный для квантовых систем. Стаудинмайр отмечает, что этот метод менее точен, но значительно дешевле, и его проще запускать на сложных задачах, тогда как более изощрённые подходы прошлых лет не смогли бы даже начать работать с некоторыми из трёхмерных задач из-за их размера.

 Схема объясняет, как тензоры хранят данные о запутанных кубитах в числовых таблицах и связываются индексами для передачи информации между соседними элементами сети

Схема объясняет, как тензоры хранят данные о запутанных кубитах в числовых таблицах и связываются индексами для передачи информации между соседними элементами сети

Несмотря на скромные вычислительные ресурсы, моделирование достигло точности на уровне лучших мировых результатов. Расчёты сходились к решениям, совпадающим с теоретическими предсказаниями. Полученные данные совпали с результатами исследователей квантовых вычислений, но были получены без квантового компьютера.

Тиндалл и Стаудинмайр подчёркивают, что классический и квантовый подходы не только конкурируют, но и дополняют друг друга. По словам Тиндалла, между классическими моделированиями и тем, что можно реализовать на квантовых компьютерах, существует большая синергия, а порог входа для классического подхода значительно ниже: достаточно написать код и запустить его на персональном компьютере. Команда уже работает над следующим этапом — моделированием систем с электронами, способными перемещаться между узлами решётки. Эта задача ещё сложнее и напрямую связана с моделированием квантовых материалов.

Источник:

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

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Вышло приложение ASCILINE Engine для трансляции «неблокируемого» ASCII-видео 3 ч.
ИИ-стартап Mistral AI ведёт переговоры о привлечении €3 млрд при оценке в €20 млрд 3 ч.
Авторитетное консалтинговое агентство KPMG опубликовало доклад об ИИ — и в нём нашли ИИ-галлюцинации 4 ч.
Google начала развёртывать поисковых ИИ-агентов — но пока лишь для платных пользователей 7 ч.
Водители Tesla научились обманывать автопилот игрушечной головой — чтобы листать соцсети за рулём 9 ч.
Генпрокуроры нескольких штатов США запустили проверку в отношении OpenAI 9 ч.
Новая статья: Gothic Remake — в новом теле старый дух. Рецензия 20 ч.
Нереалистичные сроки, неумелое руководство и страх отмены: журналисты рассказали о проблемах разработки новой Ghost Recon 24 ч.
В работе Facebook и Instagram произошёл масштабный сбой — ленты не обновляются, видео и картинки не загружаются 12-06 18:20
Crimson Desert продолжает превращаться в симулятор разведения животных — подробности обновления 1.11.00 12-06 18:11
Nvidia подняла рекомендованную цену RTX Pro 6000 Blackwell до $13 250 — рост на 55 % за год 48 мин.
We will VROC you: Graid Technology продолжит активное развитие купленной у Intel технологии RAID 56 мин.
Почти как в «Дюне»: в Техасе создали куртку для сбора воды из окружающего воздуха 3 ч.
Компактный ИИ-компьютер AMD Ryzen AI Halo на Windows 11 поступил в продажу за $4000 4 ч.
Учёные создали беспроводной нейростимулятор размером с рисовое зёрнышко — он легко вводится и подавляет боль 7 ч.
Netgear обвинила американскую часть TP-Link в сохранении тесных связей с Пекином 7 ч.
SpaceX построит завод Gigasat для массового выпуска космических ИИ ЦОД 9 ч.
Состоялся первый испытательный полёт Helios Horizon — электросамолёта на твердотельных батареях 9 ч.
Asus представила блок питания ROG Thor 3000W Titanium III Edition 20 за €999 — его хватит на четыре GeForce RTX 5090 10 ч.
Microsoft не исключает отделения Xbox в самостоятельную компанию 11 ч.