Съвременните квантови компютри са работещи научни инструменти
(снимка: IBM)
Квантовите компютри могат да постигнат практическа стойност по-бързо, отколкото се смяташе досега, твърдят инженери и учени от IBM и Бъркли. Не напразно банкерите се притесняват. Разработката на нови квантови алгоритми и оптимизирането на съществуващите може да изненада онези, които не вярват в появата на безгрешни квантови платформи.
Докладът за напредъка на квантовите компютри беше публикуван в сп. Nature под формата на научна статия и дори стигна до корицата на изданието. Накратко, IBM демонстрира за първи път, че квантовите системи могат да произвеждат точни резултати в мащаб от 100+ кубита, „надминавайки водещите класически подходи“.
Това означава, че днешните т.нар. „шумни квантови компютри“ могат да извършват изчисления с „класическа“ точност без прекомерни усилия за смекчаване на грешките, отбелязва InsideHPC в публикация за напредъка на технологията.
Какво представляват прекомерните усилия за смекчаване на грешките по време на квантовите изчисления показа Google. Според изследване на компанията, за да се създаде пълноценен квантов компютър без грешки, е необходимо всеки логически кубит да се поддържа с масив от 1000 физически кубита, които ще елиминира грешките в един кубит (регистър), но всъщност няма да участват в изчисленията.
По този начин, за практически значим квантов компютър от 1000 логически кубита е необходима платформа от един милион физически кубита. Образно казано, това е стадион с криогенно оборудване, който се захранва от атомна електроцентрала.
Нова разработка на IBM обаче показа, че дори модерен квантов компютър може да бъде научен да коригира грешките алгоритмично, без да включва значителен брой физически кубити. Като тестова платформа IBM използва условно нов 127-кубитов процесор Eagle (миналата година компанията представи 433-кубитов Osprey).
И двата процесора използват свръхпроводящи кубити. В системата Eagle динамиката на завъртанията е симулирана в модел на материал с магнитни свойства. Моделът демонстрира намагнитването на материала.
За да се провери точността на квантовата система, едновременно с нея са пуснати симулации на класически суперкомпютри в Националната лаборатория Лорънс Бъркли и университета Пърдю. С нарастване на модела квантовият компютър продължава да дава точни резултати, дори когато класическите изчислителни методи вече не се справят със задачата.
За да постигне такъв невероятен резултат само със 100+ кубита, IBM е използвала „усъвършенствани техники за елиминиране на грешки“. „Виждаме за първи път как квантовите компютри точно моделират физическа система в природата, превъзхождайки водещите класически подходи“, казва Дарио Гил, старши вицепрезидент и директор на IBM Research.
„За нас този крайъгълен камък е важна стъпка в доказването, че съвременните квантови компютри са работещи научни инструменти, които могат да се използват за моделиране на проблеми с изключителна сложност и вероятно невъзможни за класическите системи, сигнализирайки, че навлизаме в нова ера – практическа стойност на квантовите изчисления“, оптимист е Дарио Гил.
IBM е наясно, че намирането на „правилните“ алгоритми не е тривиална задача, но може бързо да доведе до появата на „утилитарни“ квантови компютри, което се потвърждава от поредното изследване.
Компанията се стреми да включи възможно най-много специалисти от всяка сфера на дейност в разработването на алгоритми. През следващата година IBM обещава да завърши внедряването на квантови компютри от второ поколение, базирани на 433-кубитови процесори. Но без алгоритми всичко това е безполезен скъп хардуер.
Симулацията на „истинска физика“ на платформи със 100+ кубита вече е търсена в материалознанието, фармацевтиката, логистиката и много други области. Подобна технология може да доведе до скок в науката и технологиите. IBM доказа на практика, че това е възможно.