Классический компьютер решил задачу, которая оказалась не под силу квантовому конкуренту

Исследователи из Центра вычислительной квантовой физики (CCQ) Института Флэтайрон достигли значительного прорыва в понимании возможностей как квантовых, так и классических компьютеров. Об этом пишет ресурс Interesting Engineering.

Ученые удивили научное сообщество, успешно применив классический компьютер для решения задачи, которая, как считалось, под силу только квантовым технологиям. Это неожиданное открытие помогает ученым лучше понять границу, разделяющую возможности квантовых и классических компьютеров, и обеспечивает основу для тестирования новых квантовых симуляций.

Исследовательская группа подробно описала тонкости квантовой проблемы, с которой они сталкивались. Эта проблема включала двумерную систему переворачивающихся магнитов, сложный сценарий, который, на первый взгляд, требовал уникальных возможностей квантового компьютера.

Но они обнаружили удивительное явление, известное как "удержание". Это поведение, обычно наблюдаемое в одномерных системах, эффективно ограничивает рост запутанности. Для контекста: квантовая запутанность — это своеобразная связь между частицами, при которой они становятся неразрывно связанными и разделяют одну и ту же судьбу, независимо от того, как далеко они находятся друг от друга. Именно эта запутанность часто делает квантовые системы столь сложными для моделирования на классических компьютерах.

"В то время как классические вычисления ограничены бинарными операциями с единицами и нулями, квантовые компьютеры могут использовать кубиты, которые могут одновременно представлять как 0, так и 1, для обработки информации принципиально иным способом", — поясняется в пресс-релизе.

Примечательно, что эффект ограничения возникает из-за ограничений энергии в замкнутой квантовой системе, которая исследуется. Эта ограниченная энергия, в свою очередь, ограничивает количество магнитов, которые могут переворачиваться, что напрямую ограничивает рост запутанности.

Это позволило классическому компьютеру эффективно моделировать поведение системы, превзойдя в этом процессе своего конкурента.

Существует некая граница, которая разделяет то, что можно сделать с помощью квантовых вычислений, и то, что можно сделать с помощью классических компьютеров. В настоящий момент эта граница невероятно размыта. Я думаю, что наша работа помогает немного прояснить эту границу, — добавил Тиндалл.

В июне 2023 года исследователи IBM опубликовали статью, в которой утверждалось, что они провели симуляцию сложной системы с использованием квантового компьютера. По их словам, решить эту задачу с помощью классического компьютера невозможно. Однако Тиндалл и его коллеги успешно решили ту же задачу, используя классический компьютер всего за две недели.

Это неожиданное открытие не только предлагает основу для тестирования новых квантовых симуляций, но и предполагает, что ограничение может быть характерной чертой других двумерных систем.

Также сообщалось, что новая технология ученых из Токийского университета может сделать вычисления быстрее. По их словам, такие методы, как дифракционное литье, могут преодолеть различные проблемы, связанные с оптическими вычислениями.