Деякі обчислення настільки складні, що для їх виконання потрібні надзвичайно потужні комп'ютери. Це суперкомп'ютери — величезні системи, які обробляють завдання, на які звичайному комп'ютеру знадобилося б сотні або тисячі років.

Однак нещодавно квантовий комп'ютер IBM досягнув вражаючого результату, виконавши завдання, яке, за оцінками, зайняло б суперкомп'ютеру близько 110 років. Процесор Nighthawk r2 за 19 секунд згенерував мільйон зразків.

Результати експерименту описані в попередньому звіті, доступному на arXiv. Дослідники, очолювані теоретичним фізиком Тиграном Седракяном з BlueQubit у США, стверджують, що це перше демонстраційне досягнення квантової переваги на комерційно доступному квантовому процесорі, яке може бути легко відтворене навіть неекспертами.

Боротьба за квантову перевагу — це змагання між суперкомп'ютерами та квантовими комп'ютерами, яке розпочалося ще в 2018 році. Основна ідея полягає в тому, що має існувати квантове обчислення, яке є надзвичайно складним або навіть неможливим для класичного комп'ютера.

У 2018 році дослідники з UC Berkeley надали сильні теоретичні докази того, що завдання випадкового вибору (random circuit sampling) може бути таким кандидатом. Квантова схема — це послідовність операцій, виконуваних на кубітах, аналогічно операціям, виконуваним на бітах у звичайному комп'ютері.

У випадковому виборі ці операції вибираються в основному випадковим чином, створюючи все більш складний квантовий стан. Процесор потім вимірює цей стан багато разів, виробляючи рядки одиниць і нулів — «зразки».

Виробництво зразків є досить простим, але з ростом кількості кубітів і операцій обчислення ймовірнісного розподілу, необхідного для відтворення тих же результатів на класичному комп'ютері, стає надзвичайно складним.

Дослідники обрали 61 кубіт з Nighthawk r2 і піддали їх випадковим схемам зростаючої складності, до 40 циклів — повторюваних раундів операцій, в яких 61 кубіт маніпулюється та заплутується. Вони виявили, що оптимальним є 36 циклів, при яких схема включала 918 двокубітних вентилів. У цих умовах Nighthawk r2 створив 1 мільйон зразків всього за 19 секунд.

Це досягнення є важливим кроком у змаганні за квантову перевагу, оскільки воно демонструє, що квантові комп'ютери можуть виконувати завдання, які раніше вважалися недоступними для класичних систем.

Цікавий факт

Квантові комп'ютери можуть виконувати певні обчислення в мільйони разів швидше, ніж найшвидші суперкомп'ютери, що відкриває нові можливості для наукових досліджень та технологій.