Google приоткрывает завесу тайны над квантовым миром

Компания Google вновь подтвердила своё лидерство в области квантовых вычислений, представив новое исследование, опубликованное в журнале Nature. В центре внимания оказалась способность их процессора Sycamore выполнять задачи, которые невозможны для классических компьютеров в приемлемые сроки. Ранее Google заявляла о достижении «квантового превосходства», однако это утверждение вызвало споры. В новом исследовании компания делает шаг вперёд, сосредоточив внимание на улучшении производительности и уменьшении ошибок.

Главным аспектом работы стало использование метода, называемого кросс-энтропийным бенчмаркингом, который позволяет оценить точность квантовых вычислений. Исследователи сосредоточились на изучении перехода между состояниями с высоким уровнем шума и низким уровнем шума, что позволило определить границу, где ошибки минимальны. Это открытие помогает лучше понять, в каких условиях квантовый процессор может работать наиболее эффективно.

Несмотря на низкий уровень шума, ошибки всё же присутствуют, и каждое квантовое состояние может потерять свою целостность из-за случайных изменений. Однако, как отмечает команда Google, снижение уровня шума существенно улучшает производительность. В этом состоянии квантовый процессор способен выполнять задачи, которые даже на мощнейших суперкомпьютерах могут занять более десяти лет. Примером является симуляция работы квантовых случайных цепей – процесс, который Google успешно провёл с использованием процессора Sycamore.

Преимущество квантовых вычислений, особенно в работе с квантовыми цепями, заключается в сложности симуляции таких задач на классических компьютерах. Прогнозы Google показывают, что для выполнения такой симуляции на существующих суперкомпьютерах потребовалось бы около 12 лет, даже с учётом всех доступных оптимизаций. Это подчёркивает значимость квантовых технологий для решения сложнейших задач, которые недоступны классическим вычислительным системам.

Исследование Google также подчеркивает важность снижения уровня ошибок в квантовых системах. Увеличение количества кубитов в процессоре без уменьшения уровня ошибок не даёт ощутимых преимуществ, поэтому компания сосредоточена на повышении точности своих процессоров. В будущем, когда квантовые компьютеры смогут использовать логические кубиты с исправлением ошибок, это откроет новые горизонты для практического применения квантовых вычислений.

Текущие достижения Google в квантовых вычислениях подталкивают развитие технологий, которые обещают преобразовать многие области науки и технологий, сделав возможным решение задач, которые ранее казались недостижимыми.