Сегодня 29 августа 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 🔥
Следующая жертва ИИ — актёры: в Китае их массово заменяют цифровыми двойниками 2 ч.
Бигтехи теряют доверие людей — ИИ, соцсети и наступление ЦОД всё чаще вызывают страх и недовольство 3 ч.
Brave научился создавать подставные адреса email — с ними можно не засвечивать настоящий при регистрации на сайтах 5 ч.
В роботах Unitree нашли опасную уязвимость, через которую можно поднять «восстание машин» 10 ч.
Google изменила политику по борьбе со спамом в ЕС, чтобы избежать антимонопольного штрафа 12 ч.
Раннюю версию DLSS 5 уже адаптировали для видеокарт GeForce RTX 4000 20 ч.
Новая статья: Были демоны, но они самоликвидировались: история серии Onimusha 20 ч.
Спасительный патч для Dragon’s Dogma 2 получил дату выхода — улучшения производительности и лечение от драконьей чумы задержатся 21 ч.
The Witcher 4 не пошла по пути Cyberpunk 2077 — CD Projekt Red рассказала о прогрессе разработки амбициозной RPG 24 ч.
Rockstar подтвердила 30 кадров/с в GTA VI, а надежда на 60 кадров/с практически мертва 28-08 19:34
После анонса GTA VI из американской розницы исчезли Sony PlayStation 5 Pro, а спекулянты взвинтили цены 3 ч.
Наноантенны многократно усилили яркость свечения живых клеток — это поможет увидеть активность мозга и не только 3 ч.
Японцы испытали «силовое поле» для торможения возвращаемых кораблей в атмосфере 4 ч.
Ubiquiti выпустила карманный маршрутизатор UniFi Travel Router Long-Range за €89 6 ч.
Пропускная способность оптических модулей XPO вырастет вдвое — до 25,6 Тбит/с 6 ч.
Следующая Xbox будет не одной консолью — Microsoft готовит целое семейство 7 ч.
Android всё ещё контролирует три четверти мирового рынка смартфонов, но iOS и HarmonyOS наступают 8 ч.
NASA вернуло к работе обречённую обсерваторию Swift — теперь она сгорит в атмосфере ещё быстрее 8 ч.
Новая Xbox рискует стать жертвой ИИ-бума — дорогая память заставляет Microsoft искать способы сэкономить 10 ч.
Власти США хотят заблокировать доступ китайских ИИ-разработчиков к передовым заграничным ЦОД 12 ч.