Google утверждает, что ее новейший квантовый алгоритм может превзойти суперкомпьютеры в решении реальных задач

Исследователи из Google Quantum AI сообщают, что их квантовый процессор Willow запустил алгоритм квантового компьютера, который решил сложную физическую задачу в тысячи раз быстрее, чем самые мощные классические суперкомпьютеры в мире. Если это подтвердится, это станет одной из первых демонстраций практического квантового преимущества, когда квантовый компьютер решит реальную задачу быстрее и точнее, чем классический компьютер.

В новой статье опубликовано в журнале ПриродаИсследователи предоставили подробную информацию о том, как их алгоритм под названием «Квантовое эхо» измеряет сложное поведение частиц в сильно запутанных квантовые системы. Это системы, в которых несколько частиц связаны так, что их судьба разделяет одну и ту же судьбу, даже если они физически разделены. Если вы измерите свойство одной частицы, вы мгновенно узнаете кое-что о других. Эта связь делает всю систему настолько сложной, что ее трудно моделировать на обычных компьютерах.

Алгоритм квантового эха использует концепцию, называемую коррелятором вневременного порядка (OTOC), которая измеряет, насколько быстро информация распространяется и перемешивается в квантовой системе. Исследователи выбрали это конкретное измерение, потому что, как они утверждают в статье, «OTOC обладают эффектами квантовой интерференции, которые наделяют их высокой чувствительностью к деталям квантовой динамики, а для OTOC⁽²⁾а также высокий уровень сложности классического моделирования. Таким образом, OTOC являются жизнеспособными кандидатами для реализации практического квантового преимущества».

Алгоритм основан на хитром «трюке обращения времени». Квантовый компьютер запускает систему вперед, немного подталкивает ее, а затем точно обращает процесс вспять. В этом эксперименте они использовали OTOC второго порядка — OTOC.⁽²⁾более сложная форма OTOC. Это создает сильное «квантовое эхо», которое извлекает полезную информацию из системного хаоса. Для этой задачи, которая заключалась в изучении того, как быстро распространяется информация в сложном квантовом состоянии, квантовый чип выполнил вычисления в 13 000 раз быстрее, чем самый быстрый в мире. суперкомпьютер.

Это не первый раз, когда команда Google демонстрирует крупный квантовый подвиг. В 2019 году они заявили о «квантовом превосходстве» после того, как их чип Sycamore решил высокотехнологичную задачу гораздо быстрее, чем суперкомпьютер. Однако отличие заключается в том, что, хотя предыдущий эксперимент был сосредоточен на решении неясной проблемы (которая в конечном итоге была решена с помощью классических алгоритмов, работающих на суперкомпьютерах), этот новый результат решает реальную физическую задачу.

В конечном счете, это исследование означает, что мы можем приблизиться к тому дню, когда квантовые компьютеры будут регулярно использоваться для решения сложных проблем, которые в настоящее время находятся за пределами досягаемости суперкомпьютеров. Это может включать открытие новых материалов, разработку более эффективных лекарств и создание более точных моделей климата.

© 2025 Сеть Science X