Сегодня 23 июля 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 🔥
Aliens: Fireteam Elite 2 не заставит себя долго ждать — новый тизер и дата выхода амбициозного кооперативного шутера во вселенной «Чужих» 42 мин.
Uber уволила 10 % сотрудников службы поддержки — их заменит ИИ 2 ч.
Первый трейлер и «непревзойдённая реалистичность» EA Sports FC 27 не впечатлили фанатов 2 ч.
Слишком достоверный ремейк: критики вынесли вердикт Halo: Campaign Evolved 2 ч.
В «Google Фото» улучшится копирование текста с изображений 4 ч.
Драйвер RTX Spark заставил видеокарты Nvidia заработать на Arm-системах с Windows 4 ч.
Амбициозный российский боевик «Война Миров: Сибирь» станет «целостным приключением» как минимум на 10 часов и не получит демоверсию 4 ч.
Новые смартфоны Samsung первыми получили Gemini Intelligence и локальную модель Gemini Nano 4 4 ч.
Grok заработал в Microsoft Office, но только за деньги 4 ч.
Разработчик раскрыл секрет обратной совместимости Xbox на ПК — эмулятор Microsoft для Xbox 360 5 ч.
Сооснователь Neuralink выпустил ретинальный имплант, возвращающий слепым способность читать 2 ч.
ИИ нужен аварийный рубильник: США хотят обязать разработчиков внедрить механизмы отключения опасных моделей 2 ч.
Акции Tesla и Google полетели вниз — инвесторов напугали растущие расходы на ИИ 3 ч.
КАМАЗ рассказал, когда на дороги выйдут грузовики без водителей — ждать осталось недолго 3 ч.
6U-сервер Gigabyte XLS4-SX2 оснащён восемью ускорителями RTX Pro 6000 Blackwell с СЖО 4 ч.
Квартальная выручка Google Cloud подскочила на 82 %, но доходы стали отставать от расходов на ИИ-инфраструктуру 5 ч.
Вышка Vodafone с роборукой и ИИ перенастраивает сама себя 5 ч.
IPv6+ с цензурой: Китай активно внедряет и дорабатывает сетевые протоколы 6 ч.
ASUS RS501A-E12 и RS521A-E12 — обновлённые AMD-серверы с поддержкой Turin и Genoa 6 ч.
Nvidia повысила цены на комплекты для видеокарт GeForce с памятью GDDR7 и GDDR6 7 ч.