Что такое квантовый компьютер?
Квантовые компьютеры принципиально отличаются от классических. В то время как последние обрабатывают информацию последовательно, используя биты (0 и 1), квантовые компьютеры используют принципы квантовой механики. В них используются кубиты, которые могут существовать одновременно в нескольких состояниях благодаря двум фундаментальным принципам квантовой механики: суперпозиции, которая означает, что кубиты могут быть одновременно и 0, и 1, и запутанности, которая позволяет кубитам оставаться связанными таким образом, что изменение состояния одного из них мгновенно влияет на состояние другого, независимо от того, насколько далеко они находятся друг от друга.
Эта способность позволяет квантовым компьютерам решать сложные задачи гораздо быстрее, чем традиционным, и за считанные секунды выполнять вычисления, на которые у традиционного суперкомпьютера ушли бы тысячи лет.
Квантовое превосходство: важнейшая веха
Понятие «квантовое превосходство» относится к моменту, когда квантовому компьютеру удается выполнить определенную задачу быстрее, чем классическому суперкомпьютеру, который является одним из самых мощных компьютеров на сегодняшний день. Чтобы достичь такого превосходства, необходимо использовать большое количество кубитов. Несмотря на свою мощь, кубиты, естественно, подвержены ошибкам из-за сложных принципов квантовой механики, которые ими управляют.
Это требование обусловлено сложностью вычислений, которые должны выполнять квантовые компьютеры. Чем больше кубитов у квантового компьютера, тем больше информации он может обрабатывать одновременно. Однако каждый дополнительный кубит также увеличивает риск ошибок. Поэтому для того, чтобы эти машины могли полностью раскрыть свой потенциал, необходимо разработать более надежные кубиты, способные исправлять любые возникающие ошибки.
Другими словами, для того чтобы квантовые вычисления стали практической реальностью в нашей повседневной жизни, необходимо создавать системы, которые не только содержат много кубитов, но и являются надежными и способными работать безотказно.
Новый прорыв и его последствия
Недавно исследователи Quantinuum использовали компьютер H2-1, состоящий из 56 кубитов, для проведения экспериментов по оценке производительности. Они измерили качество результатов, выдаваемых компьютером по известному алгоритму, и получили линейный показатель перекрестной энтропии (XEB), равный примерно 0,35. Это означает, что 35 % результатов были безошибочными, что является впечатляющим показателем по сравнению с показателем 0,002, зафиксированным машиной Sycamore компании Google в 2019 году.
Этот прорыв показывает, что компьютер H2-1 может выполнять вычисления с гораздо более высокой степенью точности, потребляя при этом в 30 000 раз меньше энергии, чем его предшественники. Это важный шаг на пути к универсальным отказоустойчивым квантовым компьютерам. Ильяс Хан, директор по продукции Quantinuum, отмечает, что этот прорыв — результат многолетних исследований и инвестиций.
Эти результаты не только являются победой Quantinuum, но и открывают путь к практическому применению квантовых вычислений, начиная от моделирования материалов и заканчивая продвинутой криптографией. По мере развития технологии перспективы квантовых компьютеров становятся все более осязаемыми, предвещая новую эру технологических инноваций.