Сегодня 02 сентября 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 🔥
Запущен Google Pics — графический ИИ-редактор, который бросает вызов Canva 2 ч.
Пошаговая ролевая игра Warrior Cats: Clans of the Forest по «Котам-Воителям» не заставит себя долго ждать — новый трейлер и дата выхода 4 ч.
«Вито в сделку не входил»: в масштабной утечке Valve нашли вырезанную концовку Mafia 2 5 ч.
Свежий драйвер GeForce 616.56 заставил мерцать некоторые мониторы — Nvidia уже работает над исправлением 7 ч.
80 % разработчиков Star Wars Zero Company остались без зарплаты, и Electronic Arts тут ни при чём 7 ч.
Sonos попытается вернуть доверие пользователей с помощью ИИ-агентов — представлена ОС Sonos 27 для аудиосистем 7 ч.
Mozilla встроила блокировщик рекламы в Firefox для iPhone 8 ч.
Anthropic вновь разрешила ИИ-моделям атаковать реальные компании в рамках тестов — но теперь с усиленной защитой 8 ч.
Double Fine пообещала сделать Brutal Legend 2, но при одном условии 8 ч.
Группа фанатов возродит амбициозный сетевой экшен APB: All Points Bulletin от создателя GTA — подробности и геймплей 9 ч.
Новая статья: Обзор видеокарты GIGABYTE AORUS GeForce RTX 5070 INFINITY 2 ч.
Учёные впервые засекли след тёмной материи, но это не точно — загадочная частица ударилась об атом ксенона 3 ч.
Xiaomi представила POCO X8 — смартфон среднего уровня со Snapdragon 6s Gen 4 и батареей на 8340 мА·ч 3 ч.
Razer представила Prio — складной геймпад для смартфонов, который помещается в карман 3 ч.
«Надёжность и долговечность»: Джон Тернус возглавил Apple и раскрыл свои приоритеты на посту гендира 6 ч.
Sonos представила полностью переработанный саундбар Beam Ultra со звуком 7.1.2 и поддержкой Dolby Atmos 6 ч.
Sonos представила наушники Ace Ultra с эффективным шумоподавлением и повышенной автономностью за $450 7 ч.
Самая дешёвая GeForce RTX 5090 теперь стоить $5000 в США — в 2,5 раза дороже, чем на момент анонса 7 ч.
Учёные создали дрон с «кошачьими когтями» — он садится на айсберги и крутые ледяные скалы 7 ч.
SilverStone выпустила блок питания HELA 3000Rz на 3000 Вт — он справится с четвёркой RTX 5090 9 ч.