Սովորական նոութբուքն առաջին անգամ «հասել է» քվանտային համակարգչին. լուծվել է բարդագույն խնդիր

Նյու Յորքի Ֆլեթայրոն ինստիտուտի Հաշվողական քվանտային ֆիզիկայի կենտրոնի գիտնականները հերքել են D-Wave ընկերության պնդումը։ Հարյուրավոր խճճված քուբիթների դինամիկայի մոդելավորման խնդիրը, որը, ըստ պնդումների, ոչ մի դասական համակարգիչ չէր կարող լուծել, հաջողությամբ իրականացվել է սովորական նոութբուքի վրա։

Ինչպես դա հաջողվեց

Հիմնական գործիքն են դարձել թենզորային ցանցերը՝ մաթեմատիկական կառուցվածք, որն արդյունավետորեն սեղմում է քվանտային համակարգի ալիքային ֆունկցիան, ճիշտ այնպես, ինչպես zip-արխիվն է սեղմում տվյալները։ Հարյուրավոր փոխազդող քուբիթների ալիքային ֆունկցիան աճում է էքսպոնենցիալ կերպով, և այն անհնար է ուղղակիորեն պահպանել սովորական համակարգչի հիշողության մեջ։ Թենզորային ցանցերը համակարգը ներկայացնում են կապակցված թվային աղյուսակների տեսքով՝ հաշվարկները դարձնելով իրատեսական։

Աշխատանքի առաջատար հեղինակ Ջոզեֆ Թինդալն առաջին հաշվարկներն իրականացրել է իր անձնական նոութբուքով՝ ITensor գրադարանի օգնությամբ։ Չնայած համեստ տեխնիկական հնարավորություններին («երկաթին»)՝ արդյունքները համընկել են տեսական կանխատեսումների և քվանտային համակարգչի տվյալների հետ։

Առանցքային դեր է խաղացել համոզվածության տարածման ալգորիթմը (belief propagation), որը մշակվել էր 1980-ական թվականներին արհեստական բանականության խնդիրների համար և հարմարեցվել եռաչափ քվանտային համակարգերին։

Ինչու՞ է սա կարևոր

Բացահայտումը ցույց է տալիս, որ դասական և քվանտային հաշվարկները ոչ թե մրցակցում են, այլ փոխադարձաբար լրացնում միմյանց։ Դասական սիմուլյացիաներն օգնում են հասկանալ քվանտային մեքենաների սահմանները, իսկ քվանտային տեխնիկայի առաջընթացը խթանում է սովորական համակարգիչների համար նոր ալգորիթմների մշակումը։

Հետազոտողների հաջորդ նպատակը շարժուն էլեկտրոններով խնդիրներն են, որոնք ուղղակիորեն նկարագրում են իրական քվանտային նյութերը։

Կարճ ասած

Ֆլեթայրոն ինստիտուտի գիտնականները սովորական նոութբուքի վրա լուծել են հարյուրավոր խճճված քուբիթների դինամիկայի մոդելավորման խնդիրը, որը D-Wave ընկերությունը համարում էր անհասանելի դասական համակարգիչների համար։ Առանցքային գործիքներ են դարձել թենզորային ցանցերը և համոզվածության տարածման ալգորիթմը։ Սա ցույց է տալիս, որ դասական մեթոդները շարունակում են զարգանալ և առանձին խնդիրներում կարող են մրցել քվանտայինների հետ։ Աշխատանքը հրապարակվել է Science ամսագրում։