Исследователи из Google Quantum AI сообщают, что их квантовый процессор Willow выполнил алгоритм для квантового компьютера, который решил сложную физическую задачу в тысячи раз быстрее, чем самые мощные современные классические суперкомпьютеры. Если эти данные подтвердятся, это станет одним из первых примеров практического квантового преимущества, когда квантовый компьютер решает реальную задачу быстрее и точнее, чем классический.
В новой статье, опубликованной в журнале Nature, исследователи подробно рассказали о своём алгоритме под названием Quantum Echoes, который измеряет сложное поведение частиц в сильно запутанных квантовых системах. Квантовые системы — это системы, в которых несколько частиц связаны так, что они разделяют одну судьбу, даже когда физически разделены. Если вы измеряете свойство одной частицы, вы мгновенно узнаете что-то о других. Эта связь делает общую систему настолько сложной, что её трудно смоделировать на обычных компьютерах.
Алгоритм Quantum Echoes использует концепцию, называемую коррелятором Out-of-Time-Order (OTOC), которая измеряет, как быстро информация распространяется и перемешивается в квантовой системе. Исследователи выбрали это конкретное измерение, потому что, как они утверждают в статье, «OTOC имеют квантовые интерференционные эффекты, которые придают им высокую чувствительность к деталям квантовой динамики, а для OTOC(2) — также высокий уровень сложности классического моделирования. Таким образом, OTOC являются жизнеспособными кандидатами для реализации практического квантового преимущества».
Алгоритм использует хитрый «трюк с обращением времени». Квантовый компьютер запускает систему вперёд, даёт ей небольшой толчок, а затем точно обращает процесс вспять. В этом эксперименте они использовали OTOC второго порядка — OTOC(2), более сложную форму OTOC. Это создаёт сильное «квантовое эхо», которое извлекает полезную информацию из хаоса системы. Для этой задачи, которая заключалась в изучении того, как быстро информация распространяется в сложном квантовом состоянии, квантовый чип выполнил расчёт в 13 000 раз быстрее, чем самый быстрый суперкомпьютер.
Это не первый раз, когда команда Google демонстрирует значительные квантовые достижения. В 2019 году они заявили о «квантовом превосходстве» после того, как их чип Sycamore решил сложную техническую задачу гораздо быстрее, чем суперкомпьютер. Однако отличие состоит в том, что, хотя предыдущий эксперимент был сосредоточен на решении сложной задачи (которая в конечном итоге была решена классическими алгоритмами, работающими на суперкомпьютерах), новый результат решает реальную физическую задачу.
В конечном счёте, эти исследования означают, что мы можем приближаться к тому дню, когда квантовые компьютеры будут регулярно использоваться для решения сложных задач, которые в настоящее время недоступны для суперкомпьютеров. Это может включать в себя открытие новых материалов, разработку более эффективных лекарств и создание более точных климатических моделей.
published in the journal Nature, the researchers provided details on how their algorithm, called Quantum Echoes, measured the complex behavior of particles in highly entangled quantum systems. These are systems in which multiple particles are linked so that they share the same fate even when physically separated. If you measure the property of one particle, you instantly know something about the others. This linkage makes the overall system so complex that it is difficult to model on ordinary computers.»,»The Quantum Echoes algorithm uses a concept called an Out-of-Time-Order Correlator (OTOC), which measures how quickly information spreads and scrambles in a quantum system. The researchers chose this specific measurement because, as they state in the paper, \»OTOCs have quantum interference effects that endow them with a high sensitivity to details of the quantum dynamics and, for OTOC(2), also high levels of classical simulation complexity. As such, OTOCs are viable candidates for realizing practical quantum advantage.\»»,»The algorithm relies on a clever \»time-reversal trick.\» The quantum computer runs the system forward, gives it a little nudge, and then precisely reverses the process. In this experiment, they used the second-order OTOC—OTOC(2), a more complex form of OTOC. This creates a strong \»quantum echo\» that extracts useful information from the system’s chaos. For this task, which was to study how fast information spreads in a complex quantum state, the quantum chip performed the calculation 13,000 times faster than the world’s fastest supercomputer.»,»This isn’t the first time the Google team has demonstrated a major quantum feat. In 2019, they claimed \»quantum supremacy\» after their Sycamore chip solved a highly technical problem much faster than a supercomputer. However, what makes this different is that while the previous experiment focused on solving an obscure problem (which was ultimately solved by classical algorithms running on supercomputers), this new result solves a real-world physics problem.»,»Ultimately, what this research means is that we could be edging closer to a day when quantum computers are regularly used to solve complex problems that are currently beyond the reach of supercomputers. This could include discovering new materials, designing better drugs and creating more precise climate models.»,»\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t © 2025 Science X Network\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t «,»\n\t\t\t\t\t\t\tMore from Quantum Physics\n\t\t\t\t\t\t «]’>Источник