Сегодня 13 октября 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.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про технологии и рынок it

Источник:

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

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Датамайнер заинтриговал фанатов вырезанным эпилогом Assassin’s Creed Black Flag Resynced, и Ubisoft поспешила заблокировать ролик 5 ч.
Наполеоновские амбиции: критики вынесли вердикт ролевому боевику Valor Mortis от создателей Ghostrunner 7 ч.
Календарь релизов 12–18 октября: Valor Mortis, WH40K: Boltgun 2 и Castlevania: Belmont’s Curse 7 ч.
Хакеры взломали холодильники сотен французских супермаркетов — продукты испортились, часть оборудования сгорела 8 ч.
«Настоящее техническое чудо»: спустя 10 лет после релиза No Man’s Sky выйдет на iPhone и iPad 8 ч.
Бесшовные посадки на планеты в Starfield скоро станут реальностью — моддер сделал невозможное возможным 9 ч.
Необновлённые Windows 10 и 11 могут лишиться обновлений к середине 2027 года 10 ч.
В боевике Phantom Blade Zero предстоит сразиться «как минимум» с 50 боссами, зато поверженные рядовые враги возрождаться не будут 13 ч.
Одна консоль, чтоб править всеми: моддеры реализовали на PS5 поддержку игр с Windows и Xbox 15 ч.
Культовый космический боевик Wing Commander 3: Heart of the Tiger от создателя Star Citizen спустя более 30 лет после релиза получит юбилейный ремастер 16 ч.
Microsoft представила ИИ-ускорители Azure Maia 300, которые помогут ей снизить зависимость от NVIDIA 2 ч.
Google представила фитнес-браслет Fitbit Edge за $180 со сменной батареей, но без NFC 3 ч.
Новая статья: Обзор игрового ноутбука ASUS ROG Zephyrus Duo GX651AX: функциональность двух лэптопов, мощь десктопа 4 ч.
Samsung разделит zNAND-память на три типа — для локального ИИ, дата-центров и инференса 4 ч.
AMD призвала владельцев Radeon RX 7000 обновить прошивки — подробности об уязвимостях пока держат в секрете 6 ч.
AMD «загнала» ИИ-агентов в стойку Helion 6 ч.
OnePlus представила OnePlus 16 — флагман с дисплеем до 185 Гц, камерой на 200 Мп и чипом Snapdragon 8 Elite Extreme Gen 6 8 ч.
CMF представила колонки в форме молочных пакетов — их детали можно напечатать на 3D-принтере 8 ч.
Microsoft представила Maia 300 — 2-нм чиплетный ИИ-ускоритель для снижения зависимости от Nvidia 9 ч.
До 32 768 ядер Zen 6 в одной системе: AMD представила эталонную стойку Helion для автономных ИИ-агентов 9 ч.