У знаковому досягненні для квантових обчислень дослідники продемонстрували давно очікуваний «святий Грааль» цієї галузі — експоненціальне прискорення порівняно з класичними комп’ютерами, що не потребує жодних припущень чи застережень.
Проривне дослідження, опубліковане в журналі Physical Review X, очолив професор Даніель Лідар з Університету Південної Каліфорнії у співпраці з колегами з USC та Університету Джонса Гопкінса. Команда використала два потужних 127-кубітних квантових процесори Eagle від IBM для вирішення варіації «задачі Саймона» — математичної головоломки, яку вважають попередницею алгоритму факторизації Шора.
«Експоненціальне прискорення — це найяскравіший тип прискорення, який ми очікуємо побачити від квантових комп’ютерів», — пояснює Лідар, який обіймає професорську посаду Вітербі в галузі інженерії в USC. Особливої ваги цьому досягненню додає те, що прискорення є «безумовним» — тобто не спирається на жодні непідтверджені припущення щодо класичних алгоритмів.
Дослідники подолали найбільшу перешкоду квантових обчислень — шум, тобто обчислювальні помилки, — завдяки впровадженню сучасних методів пом’якшення помилок. Серед них — динамічне роз’єднання, оптимізація транспіляції та зменшення похибок вимірювання, що дозволило квантовим процесорам зберігати когерентність достатньо довго для завершення обчислень.
Хоча Лідар застерігає, що ця конкретна демонстрація наразі не має негайних практичних застосувань, окрім спеціалізованих задач, вона остаточно підтверджує теоретичний потенціал квантових обчислень. «Цю різницю в продуктивності не можна скасувати, адже вперше продемонстроване нами експоненціальне прискорення є безумовним», — наголошує він.
Це досягнення відбулося на тлі подальшого розвитку квантової дорожньої карти IBM: нещодавно компанія оголосила про плани створити масштабний, стійкий до помилок квантовий комп’ютер до 2029 року. IBM також розробила нову схему корекції помилок — квантові коди з низькою щільністю парності (qLDPC), які можуть суттєво зменшити ресурси, необхідні для практичного квантового обчислення.
Для галузей штучного інтелекту та обчислювальних наук це відкриття сигналізує про перехід квантових обчислень від теоретичного потенціалу до практичної реальності. У міру масштабування квантових систем і зниження рівня помилок вони обіцяють експоненціально швидшу обробку складних моделей ШІ, задач оптимізації та симуляцій, які залишаються непідйомними для класичних комп’ютерів.