15 хвилин замість років обчислень. Квантовий комп’ютер IBM розв’язав задачу, нерозв’язну класичними методами

Під час експерименту квантовий комп’ютер вирішив математичну задачу, яка вважалася практично нездійсненною за допомогою провідних класичних методів моделювання, усього за 15 хвилин. Повідомляється, що провідним класичним обчислювальним системам знадобився б значно довший проміжок часу.

У новій науковій праці під назвою «Вибірка складних схем із перевірюваною високою точністю» фахівці описали застосування інноваційної форми закодованої квантової схеми. Для виконання обчислень учені використали нову стратегію корекції помилок, закодувавши 70 логічних кубітів. На відміну від окремих фізичних кубітів, логічні кубіти кодуються таким чином, щоб захистити квантову інформацію від стороннього шуму та спотворень.

У межах цієї роботи було здійснено одну з наймасштабніших на сьогодні демонстрацій логічних квантових обчислень і квантової корекції помилок. Дослідницька група виконала 2415 логічних операцій із двома кубітами та 468 квантових T-вентилів, що свідчить про високу складність схеми. Закодована конструкція дозволила знизити ефективні показники логічних помилок у десять разів порівняно з базовими фізичними помилками, забезпечивши виняткову точність системи під час виконання значного обсягу операцій.

Традиційно для перевірки потужності квантових систем застосовують тест випадкової вибірки схем (RCS), у якому машина має згенерувати патерни, що їх класичний комп’ютер не здатний ефективно відтворити. Однак зі зростанням складності виникає проблема верифікації: перевірити правильність кінцевого результату стає майже неможливо. Науковці з IBM та Чиказького університету розробили більш структуровану альтернативу RCS. Новий метод зберігає високий рівень обчислювальної складності для класичних машин, але водночас дозволяє виявляти помилки безпосередньо під час обчислювального процесу.

Як зазначив директор IBM Research Джей Гамбетта, це досягнення ознаменовує вступ в еру квантової переваги та дає науковій спільноті нове підґрунтя для довіри до квантових комп’ютерів. Дослідники оприлюднили схемні рішення та результати експериментів у відкритому доступі.