Квантовые компьютеры умеют не всё — но то, что умеют, делают очень быстро. Именно так можно коротко описать их главные качества — по крайней мере в теории, потому что квантового компьютера, который уже мог бы на практике проявить эти свойства в действительно значимом масштабе, пока не существует.
Однако развитие идёт стремительно, и теперь австрийская компания добилась важного прорыва. Команде из ParityQC, специализирующейся на квантовой архитектуре, удалось реализовать на квантовом чипе IBM алгоритм преобразования Фурье на 52 кубитах. Об этом она сообщает в препринте, опубликованном на платформе Arxiv. Предыдущий рекорд составлял 27 кубитов и был установлен всего 24 месяца назад.
Полезный алгоритм
Как уже было сказано, квантовые компьютеры не являются универсальными машинами, а способны выполнять лишь определённые алгоритмы, в которых теоретически могут многократно превосходить обычные компьютеры по скорости. За рядом самых интересных возможных применений — в том числе взломом шифрования, финансовым моделированием или материаловедением — стоит один-единственный алгоритм: квантовое преобразование Фурье.
При этом важно запускать такие алгоритмы на всё большем числе кубитов — квантовых аналогов привычных битов в современных компьютерах, — потому что только начиная с определённого масштаба квантовые компьютеры могут реализовать своё преимущество по скорости перед классическими машинами. В отличие от обычных компьютеров, которые можно сравнительно просто объединять тысячами в суперкомпьютеры, квантовые нельзя бесконечно наращивать.
Если говорить упрощённо, взаимодействие между кубитами настолько чувствительно к помехам, что с ростом их числа увеличивается и количество ошибок — а вместе с этим исчезает и возможное преимущество в скорости.
Вдвое больше данных
Поэтому для рекорда было важно, что преобразование Фурье на 52 кубитах, теперь реализованное ParityQC, было выполнено с той же надёжностью, что и прежний рекорд на 27 кубитах. «Речь идёт не просто о новом бенчмарке, где число кубитов удвоилось, а о полноценном алгоритме, который был выполнен и дал правильный результат», — объясняет теоретический физик и руководитель исследования Вольфганг Лехнер из Университета Инсбрука. «ParityQC удалось запустить весь алгоритм на вдвое большем объёме данных и получить корректный результат».
Команда использовала чип IBM Quantum Heron, который в принципе имеет 156 кубитов, однако задействовать их все было невозможно. «Если бы мы использовали все 156 кубитов, ошибки чипа были бы настолько велики, что мы вообще не получили бы результата», — объясняет Лехнер, который является профессором Университета Инсбрука, а также сооснователем и содиректором ParityQC. Но уже 52 кубита — это мировой рекорд.
Решающим оказалось использование правильной архитектуры, которая уменьшила сложность — точнее, число «вентилей», то есть, по сути, логических схем. Удалось отказаться от так называемых SWAP-вентилей, считающихся известным источником ошибок, а также сократить количество вычислительных шагов.
Экспоненциальный рост
В ParityQC надеются, что удвоение числа кубитов по сравнению с предыдущим рекордом окажется не разовым успехом, а частью более крупного тренда. При развитии обычных компьютеров на протяжении десятилетий тоже наблюдалась удивительно устойчивая тенденция регулярного удвоения вычислительной мощности — так называемый закон Мура. Если нечто подобное возможно и для квантовых компьютеров, это станет хорошей новостью для всех, кто работает и занимается исследованиями в данной области, и будет означать, что квантовые компьютеры смогут уже в обозримом будущем раскрыть свой огромный потенциал.
В ParityQC гордятся тем, что этот успех был достигнут именно в Европе. «То, что мы сейчас наблюдаем, — это лидерская роль европейских квантовых инноваций в глобальном процессе превращения теоретического потенциала в реальную производительность», — заявили оба руководителя ParityQC, Вольфганг Лехнер и Магдалена Хаузер.
Это перевод новостной статьи австрийского издания. Источник: derstandard.at
