Сегодня 10 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 🔥
Соавтор Dragon Age готов сделать «мрачную и опасную» Dragon Age 5 — Electronic Arts похоронила серию после провала The Veilguard 27 мин.
Доходы Steam вновь выросли и стали рекордными 30 мин.
Оптимизация памяти, ускорение загрузок и режим от первого лица: для российской ролевой игры Of Ash and Steel в духе «Готики» вышел патч 1.08 2 ч.
Олдскульная стратегия Tempest Rising в духе Command & Conquer получит масштабное дополнение The Veti's Wrath — трейлер и демоверсия в Steam 3 ч.
Баги и уязвимости в Windows будет искать ИИ — вторничные обновления станут масштабнее 4 ч.
Китайская MiniMax замахнулась на новый рекорд в ИИ-гонке — она разрабатывает крупнейшую в мире LLM с 2,7 трлн параметров 4 ч.
New York Times обвинила OpenAI в сокрытии улик по делу об обучении ИИ на чужих материалах 4 ч.
«Играть попросту не хочется»: Assassin’s Creed Black Flag Resynced стартовала в Steam со «смешанными» отзывами и лучшим пиковым онлайном для серии 5 ч.
Tencent готова выкупить у Meta ИИ-стартап Manus за $2 млрд после запрета сделки властями Китая 5 ч.
Character.AI запустила короткие ИИ-сериалы с возможностью чата с героями 7 ч.
AMD возобновила поставки древних процессоров Ryzen 7 4700LE на архитектуре Zen 2 2 мин.
Цена ИИ-бума: Microsoft нарастила выбросы углекислого газа на 25 % 3 мин.
На небе может появиться объект ярче Луны: вызвавший волну протестов спутник-зеркало получил разрешение на запуск 47 мин.
В России резко сократилось число вакансий в IT, а зарплаты почти перестали расти 52 мин.
Контрактные цены на DDR4 в этом квартале вырастут на 50 % из-за дефицита корпоративных SSD 54 мин.
AMD представит первые процессоры на Zen 6 менее чем через две недели — это будут серверные EPYC Venice 56 мин.
Настольный ИИ-суперкомпьютер AMD Ryzen AI Halo превратили в мощнейшую игровую консоль с помощью SteamOS 58 мин.
В России перекрыли доступ к запрещённым ресурсам с иностранных SIM-карт 60 мин.
Национальный научный фонд США выделил $10 млн на суперкомпьютер Bridges-3 с AMD EPYC и NVIDIA B200 2 ч.
Ключевой руководитель OpenAI по разработке ИИ покинет свой пост по состоянию здоровья 3 ч.