Новый квантовый компьютер установил мировой рекорд в области «квантового превосходства», превзойдя производительность квантовой машины Sycamore от Google в 100 раз.
Используя новый 56-кубитный компьютер H2-1, учёные из компании Quantinuum, занимающейся квантовыми вычислениями, провели различные эксперименты, чтобы оценить уровень производительности машины и качество используемых кубитов. Они опубликовали свои результаты 4 июня в исследовании, загруженном в базу данных препринтов arXiv. Исследование пока ещё не прошло рецензирование.
Чтобы продемонстрировать потенциал квантового компьютера, ученые из Quantinuum использовали хорошо известный алгоритм для измерения того, насколько кубиты являются шумными или подверженными ошибкам.
Квантовые компьютеры могут выполнять вычисления параллельно благодаря законам квантовой механики и запутанности между кубитами, а это означает, что судьбы разных кубитов могут мгновенно менять друг друга. Классические же компьютеры, напротив, могут работать только последовательно.
Добавление большего количества кубитов в систему также экспоненциально увеличивает мощность машины; учёные предсказывают, что однажды квантовые компьютеры смогут за секунды выполнять сложные вычисления, на решение которых классическому суперкомпьютеру понадобились бы тысячи лет.
Точка, в которой квантовые компьютеры обгоняют классические, известна как «квантовое превосходство», но для достижения этой вехи на практике необходим квантовый компьютер с миллионами кубитов. Самая большая машина на сегодняшний день имеет всего около 1000 кубитов.
Причина, по которой нам понадобится так много кубитов для «квантового превосходства», заключается в том, что они по своей природе склонны к ошибкам, именно поэтому для исправления этих ошибок и требуется так много кубитов. Вот почему многие исследователи сейчас сосредоточены на создании более надёжных кубитов, а не просто на добавлении большего количества кубитов в машины.
Команда проверила точность результатов H2-1, используя так называемый тест линейной кросс-энтропии (XEB). XEB выдаёт результаты от 0 (ни один из результатов не безошибочен) до 1 (полностью без ошибок), говорится в заявлении представителей Quantinuum.
Учёные из Google впервые протестировали квантовый компьютер Sycamore компании с использованием XEB в 2019 году, продемонстрировав, что он может выполнять расчёт за 200 секунд, на выполнение которого самому мощному суперкомпьютеру того времени потребовалось бы 10 тысяч лет. Результат XEB для Sycamore с его 53 сверхпроводящими кубитами составил приблизительно 0,002.
Однако в новом исследовании учёные из Quantinuum, совместно с JPMorgan, Caltech и Argonne National Laboratory, достигли результат XEB приблизительно 0,35. Это означает, что квантовый компьютер H2 может выдавать результаты без ошибок в 35% случаев.
«Мы полностью сосредоточены на пути к универсальным, устойчивым к ошибкам квантовым компьютерам, — заявил в своем заявлении Ильяс Хан (Ilyas Khan), директор по продукции Quantinuum и основатель Cambridge Quantum Computing. — Эта цель не изменилась, однако в последние месяцы стало очевидно, какие прогрессы стали возможны благодаря нашей работе и инвестициям, сделанным на протяжении многих лет.»
Ранее Quantinuum сотрудничал с Microsoft, чтобы продемонстрировать «логические кубиты», частота ошибок которых в 800 раз ниже, чем у физических кубитов.
В исследовании, опубликованном в апреле, учёные продемонстрировали, что они могут проводить эксперименты с логическими кубитами с частотой ошибок всего 1 на 100 тысяч, что намного выше, чем частота ошибок 1 на 100 для физических кубитов, заявили представители Microsoft.
«Эти результаты показывают, что хотя полные преимущества устойчивых к ошибкам квантовых компьютеров по своей природе не изменились, они могут появиться раньше, чем первоначально ожидалось», — добавил Хан.
