В мире квантовых вычислений долгое время существовала серьезная проблема: ошибки в расчетах. Квантовые компьютеры, хотя и перспективны для решения сложных задач, ограничены своей ненадежностью при выполнении точных вычислений. Но недавно исследователи из IBM объявили о значительном прорыве в решении этой критической проблемы, подарив новый луч надежды.
Квантовые вычисления основываются на кубитах, которые очень чувствительны к внешним воздействиям. Эти воздействия вызывают ошибки во время вычислений, делая результаты ненадежными и ограничивая применение квантовых компьютеров в многих областях. Исследователи IBM разработали инновационный подход, основанный на передовых методах исправления квантовых ошибок. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Устранение ошибок
Ученые IBM успешно решили сложную задачу с помощью своего мощного квантового компьютера Eagle, обладающего 127 кубитами. Самые современные и скоростные суперкомпьютеры не могли найти точный ответ на это задание.
Исследователи варьировали квантовый шум во время работы, чтобы изучить и проанализировать влияние каждого уровня шума. Вычисления часто давали ошибочные и непоследовательные результаты, но выполнялись за рекордное время — менее тысячной доли секунды. Такая скорость позволила многократно повторить операцию для уточнения параметров и оценить правильный результат в отсутствие шума.
Квантовый компьютер и классический суперкомпьютер соревновались в решении задачи. Суперкомпьютер сначала справлялся с задачами простой сложности, но при увеличении сложности его возможности сокращались. Квантовый компьютер, в свою очередь, продолжал выдавать результаты, которые исследователи не могли проверить напрямую.
IBM провозглашает данный этап исследований «эрой полезности», так как исследующие… Учёным удалось добиться чего-то «более полезного и практичного», чем квантовое превосходство. Обращаясь к сложным, реальным проблемам, стремятся показать, что квантовые вычисления могут принести реальную пользу. Этот переход к конкретной пользе знаменует собой новую эру в развитии квантовых вычислений, когда основное внимание уделяется применимости и влиянию в различных областях, таких как химия, финансы, оптимизация и исследования в области искусственного интеллекта.
В 2019 году компания Google объявила о достижении квантового превосходства, заявив, что её квантовый компьютер выполнил вычисления всего за 3 минуты и 20 секунд. По словам компании, на это у современного классического суперкомпьютера ушло бы около 10 000 лет. Некоторые исследователи, в частности из IBM, посчитали, что это достижение не имеет практического применения. Более того, подвиг Google был быстро превзойден китайскими исследователями, которые выполнили тот же расчет на неквантовом суперкомпьютере чуть более чем за пять минут.