Физики показали, что квантовый компьютер способен решать особую задачу так, как классическому компьютеру не под силу в принципе — и это доказано математически строго, а не основано на предположениях. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Доказать «квантовое превосходство» непросто: обычно оно опирается на гипотезу, что у классических компьютеров нет быстрого решения задачи, — но строго это не доказано. Ученые же искали задачу, где преимущество квантовой машины можно подтвердить без таких допущений.
Команда под руководством Марчелло Бенедетти и Гарри Бурмана из компании Quantinuum (Великобритания) придумала игру на основе так называемого комплементарного семплирования. В ней квантовый компьютер за счет суперпозиции оперирует сразу всем набором возможных ответов, прежде чем сделать измерение, тогда как классический может работать только с отдельными образцами.
Эксперименты провели на квантовом процессоре, масштабируя задачу до 55 кубитов и строк длиной до 37 бит. Оказалось, что с ростом сложности разрыв между квантовой и классической машинами растет экспоненциально: ученые зафиксировали «экспоненциально большое нарушение классичности».
Главная ценность работы в том, что она дает эффективный и масштабируемый способ проверять квантовое превосходство, не опираясь на недоказанные предположения о пределах классических вычислений. По словам авторов, это важный шаг к практическому подтверждению того, что квантовые компьютеры действительно умеют то, чего не могут обычные. Такой честный тест особенно ценен, потому что позволяет проверять новые квантовые процессоры по мере их усложнения и отличать реальное превосходство от ошибок или сбоев. При этом речь пока о специально сконструированной задаче, придуманной для демонстрации преимущества, а не о повседневном применении: до практической пользы — например, в химии или криптографии — квантовым машинам еще далеко.
Ранее инженер Железняков объяснил, почему орбитальные дата-центры пока не актуальны для России.