Квантовый компьютер продемонстрировал превосходство над классическим
Квантовый компьютер доказал, что может решить задачу более эффективно, чем обычный компьютер. Это стало возможным благодаря использованию огромного объёма памяти, недостижимого для классических вычислительных систем.
Вместо классических битов, которые могут быть только 0 или 1, квантовые машины используют кубиты, которые могут существовать в нескольких состояниях и хранить экспоненциально больше информации, чем их традиционные аналоги. Однако доказать, что квантовый компьютер может использовать это преимущество в реальном мире, было непросто по двум причинам.
Во-первых, любая успешная демонстрация должна быть осуществима на реально существующем квантовом оборудовании. Во-вторых, должно быть безусловное математическое доказательство того, что ни один будущий классический алгоритм не сможет достичь такой же производительности.
В исследовании, опубликованном на сервере препринтов arXiv, группа учёных из США под руководством учёных из Университета Техаса в Остине рассказывает, как им удалось достичь этого квантового превосходства.
Они создали сложную математическую задачу, предназначенную для проверки этого преимущества в памяти. Их эксперимент был похож на игру между двумя частями квантовой системы, именуемыми Алиса и Боб. Задача Алисы заключалась в создании квантового состояния и отправке его сообщением Бобу, который должен был измерить его, чтобы определить, что это такое. Цель состояла в том, чтобы создать настолько точный процесс, что Боб мог бы предсказать состояние до того, как Алиса закончит подготовку сообщения.
Исследователи оптимизировали этот процесс в течение 10 000 независимых испытаний, и их анализ показал, что классическому компьютеру потребовалось бы не менее 62 битов памяти для выполнения задачи с такой же степенью успеха. Квантовое устройство выполнило её, используя всего 12 кубитов.
«Наш результат является наиболее прямым доказательством того, что существующие в настоящее время квантовые процессоры могут генерировать запутанные состояния достаточной сложности и управлять ими для доступа к экспоненциальному пространству Гильберта (огромному объёму памяти квантового компьютера)», — написали исследователи в своей статье.
«Эта форма квантового преимущества, которую мы называем квантовым информационным превосходством, представляет собой новый стандарт в квантовых вычислениях, который не опирается на недоказанные предположения».
Перспективы квантовых вычислений всегда были связаны с использованием их огромного экспоненциального объёма памяти и результирующей вычислительной мощности. Это первое доказательство квантового преимущества делает нас на шаг ближе к тому, чтобы использовать эти возможности в реальных приложениях. К ним относятся криптография, где это может обеспечить более безопасную передачу сообщений, и моделирование сложных систем на скорости, что ускорит всё: от открытия лекарств до разработки новых материалов.