40 кубитов и HiQVE: южнокорейский рецепт квантового превосходства

Компания Qunova Computing из Тэджона, Южная Корея, первой в мире смогла добиться "химической точности" на коммерческом квантовом компьютере, используя свой универсальный алгоритм.

"Химическая точность" - это важный порог в квантовых вычислениях, составляющий 1,6 миллихартри. Результаты ниже этого значения считаются достаточно точными для применения в реальных химических задачах. Достижение таких показателей открывает новые возможности для использования квантовых компьютеров в различных областях науки и промышленности.

Квантовые вычисления представляют собой передовую технологию, обещающую революционизировать скорость обработки данных и помочь в решении сложнейших задач - от разработки новых лекарств до оптимизации логистических операций. В отличие от классических компьютеров, квантовые используют для вычислений квантовые биты или кубиты.

Несмотря на огромный потенциал, современные квантовые компьютеры сталкиваются с проблемой накопления ошибок. Эксперты называют текущий этап развития технологии эрой шумных квантовых систем промежуточного масштаба (NISQ). Алгоритм HiQVE, разработанный Qunova Computing, призван исправить этот недостаточк и сделать существующие технологии пригодными для практического применения.

Кевин Ри, основатель и генеральный директор Qunova Computing, отметил растущий интерес промышленных пользователей к их разработке. По его словам, многие компании уже начали использовать алгоритм Qunova на NISQ-машинах для пересмотра предыдущих результатов и применения квантовых вычислений в более масштабных проектах.

Демонстрация возможностей алгоритма HiQVE состоялась на мероприятии Quantum Korea 2024 . Команда Qunova провела серию экспериментов на продуктах различных производителей.

В ходе первой демонстрации использовался 20-кубитный квантовый компьютер компании IQM. С его помощью алгоритм Qunova в режиме реального времени рассчитал энергетические характеристики трех различных геометрий молекулы сульфида лития (Li2S).

Ранее компания достигла точности 0,1 миллихартри на 24-кубитном процессоре IBM Quantum Eagle. Аналогичный результат был получен на 20-кубитном IBEX Q1, разработанном европейской компанией Alpine Quantum Technologies (AQT).

Примечательно, что IQM и IBM используют сверхпроводящую архитектуру на основе трансмонов, в то время как AQT применяет технологию захваченных ионов. Успешные эксперименты на столь разных платформах подтверждают универсальность алгоритма Qunova.

Кевин Ри пояснил, что алгоритм HiQVE разработан таким образом, чтобы не зависеть от информации, связанной с квантовым шумом. Это позволяет добиваться высокой точности вычислений независимо от особенностей конкретной квантовой платформы.

Инновационный подход Qunova основан на использовании упрощенной версии вариационного квантового собственного решателя (VQE), которую компания назвала HiQVE (Handover Iteration VQE). В отличие от традиционных методов, HiQVE не учитывает количество повторений определенных квантовых состояний, а фокусируется только на самом факте их возникновения.

Это позволяет избежать накопления ошибок при квантовых вычислениях. Кроме того, алгоритм не использует измерения слов Паули, обычно применяемые для определения спина кубитов вдоль различных осей. Вместо этого извлекаются только существенные данные, связанные с орбиталями каждого кубита, которые затем обрабатываются на классическом компьютере.

Результаты впечатляют: вычисления с использованием HiQVE выполняются в 1000 раз эффективнее по сравнению с традиционными методами. Кевин Ри выразил уверенность, что эти достижения открывают путь к практическому применению квантовых вычислений в промышленности уже на существующих NISQ-машинах.

По оценкам Qunova Computing, для получения реального квантового преимущества в промышленных задачах может быть достаточно системы с 40 кубитами. Внедрение квантовых технологий в различные сферы науки и производства уже не за горами!