В забележителен пробив за квантовите изчисления, изследователи демонстрираха дългоочаквания „свети граал“ в областта – експоненциално ускорение спрямо класическите компютри, което не изисква никакви допускания или уговорки.
Проучването, публикувано в Physical Review X, е ръководено от професор Даниел Лидар от Университета на Южна Калифорния, в сътрудничество с екипи от USC и Университета Джонс Хопкинс. Екипът използва два от мощните 127-кубитови квантови процесора Eagle на IBM, за да реши вариация на „проблема на Саймън“ – математическа задача, смятана за предшественик на алгоритъма за факторизация на Шор.
„Експоненциалното ускорение е най-драматичният тип ускорение, което очакваме от квантовите компютри“, обяснява Лидар, който е носител на професорската титла Viterbi в инженерния факултет на USC. Това, което прави постижението особено значимо, е фактът, че ускорението е „безусловно“ – тоест не разчита на непотвърдени предположения за класическите алгоритми.
Изследователите преодоляха най-голямото препятствие пред квантовите изчисления – шума, или изчислителните грешки – чрез прилагане на усъвършенствани техники за смекчаване на грешките. Сред тях са динамично разкачване, оптимизация на транспилацията и смекчаване на грешки при измерване, което позволява на квантовите процесори да запазят кохерентност достатъчно дълго, за да завършат изчисленията.
Въпреки че Лидар предупреждава, че конкретната демонстрация засега няма непосредствени практически приложения извън специализирани задачи, тя категорично потвърждава теоретичния потенциал на квантовите изчисления. „Разликата в производителността не може да бъде обърната, защото експоненциалното ускорение, което демонстрирахме, за първи път е безусловно“, отбелязва той.
Това постижение идва в момент, когато IBM продължава да развива своята квантова пътна карта, като наскоро обяви планове за изграждане на мащабен, устойчив на грешки квантов компютър до 2029 г. Компанията е разработила нова схема за корекция на грешки, наречена квантови LDPC (qLDPC) кодове, която може драстично да намали необходимите ресурси за практическо квантово изчисление.
За изкуствения интелект и компютърните науки този пробив е сигнал, че квантовите изчисления преминават от теоретичен потенциал към практическа реалност. С разрастването на квантовите системи и намаляването на грешките те обещават експоненциално по-бърза обработка за сложни AI модели, задачи по оптимизация и симулации, които остават непреодолими за класическите компютри.