Прогрес на шляху до повноцінних і практичних квантових комп’ютерів не сповільнюється, і дослідники з Google останніми оголосили про значний крок вперед у можливостях сьогоднішніх машин.
Хоча ми називаємо ці пристрої квантовими комп’ютерами, вони більше схожі на прототипи того, якими можуть бути квантові комп’ютери: Наразі вони потребують надспецифічних, екстремальних умов для роботи і намагаються залишатися стабільними та безпомилковими.
Незважаючи на ці обмеження, їхній обчислювальний потенціал стає все більш вражаючим.
Найновіша система, яку використовує Google, має загалом 70 операційних кубітів – квантових еквівалентів класичних бітів, які можуть представляти 1, 0 або обидва одночасно, що потенційно дозволяє виконувати певні обчислення з приголомшливою швидкістю.
Зокрема, команда використовувала складний синтетичний бенчмарк під назвою “випадкова вибірка ланцюга”, що саме так і звучить – зняття показань з випадково згенерованих квантових процесів.
Це максимізує швидкість критичних дій, зменшуючи ризик того, що зовнішній шум зруйнує обчислення. Потім вони оцінили, скільки часу знадобиться існуючим суперкомп’ютерам, щоб обчислити ті ж самі суми.
“Ми дійшли висновку, що наша демонстрація твердо перебуває в режимі позакласичних квантових обчислень”, – пишуть дослідники у своїй нещодавній статті.
Суперкомп’ютеру Frontier, найпотужнішому комп’ютеру в світі, знадобилося б трохи більше 47 років, щоб обчислити ті ж самі числа, припускають дослідники, тоді як квантовий комп’ютер Sycamore впорався з цим завданням за лічені секунди.
Група в складі інженерів Google зробила щось подібне у 2019 році, отримавши 53 кубіти. Тоді, як і зараз, точилися дебати про те, наскільки корисними і практичними є ці конкретні симуляції, і наскільки справедливо (чи ні) порівнювати продуктивність суперкомп’ютера з тим, що вдалося зробити тут.
Тим не менш, команда Google чітко заявляє, що це демонструє квантову перевагу: ідею про те, що квантові комп’ютери дійсно можуть мати справу з процесами, які виходять за межі того, з чим можуть впоратися навіть найшвидші класичні комп’ютери.
Нові експерименти також розповідають нам більше про те, як квантовий шум – притаманна квантовому комп’ютеру невизначеність і крихкість, оскільки він працює в нечіткому ландшафті ймовірностей – може впливати на процеси, що протікають, а в деяких випадках призводити до нових фаз (або станів) у квантовій системі.
Робота з цим шумом для правильного запису кубітових станів має важливе значення для належного функціонування квантових комп’ютерів, і ми бачили, як у минулому вчені намагалися вирішити цю проблему різними способами.
За словами Стіва Брайерлі, виконавчого директора британської квантової компанії Riverlane, ці останні експерименти є ще однією “важливою віхою” в дослідженнях квантових обчислень.
“Суперечки про те, чи досягли ми, чи дійсно можемо досягти квантової переваги, тепер вирішені”, – сказав Брайерлі в інтерв’ю газеті The Telegraph.
Стаття про нове дослідження доступна на arXiv, але ще не пройшла рецензування.