Квантовый компьютер IBM обошел суперкомпьютер в сложном расчете

Квантовый компьютер Eagle справился с расчетом, оказавшимся слишком сложным для суперкомпьютера, с которым он состязался.


Eagle — один из самых мощных квантовых процессоров в мире. Он построен на основе технологии сверхпроводящих кубитов и имеет новую архитектуру, которая позволяет уменьшить количество необходимых компонентов и увеличить число кубитов.

Квантовые компьютеры вызывают восторг уже несколько десятилетий, но ученые пока не создали такого, который бы универсально превосходил все классические компьютеры. Это частично связано с тем, что все существующие квантовые компьютеры «шумные» — их результаты искажаются ошибками, так же как звук может теряться в шумной записи.

Но разработчики из IBM показали, что даже шумный квантовый компьютер может быть более точным в своих расчетах, чем классический. Они сравнили производительность квантового компьютера Eagle от IBM, который содержит 127 квантовых битов или кубитов, с производительностью суперкомпьютера в Лоуренс-Беркли Национальной лаборатории в Калифорнии. Оба были поставлены перед задачей вычислить наиболее вероятное поведение коллекции частиц, например атомов со спином, расположенных в решетке и взаимодействующих друг с другом.

Сложность этой проблемы возрастает с увеличением числа частиц. Для определенного числа частиц ученые могут решить соответствующие уравнения на компьютере точно. Суперкомпьютеры и приближенные методы могут справляться с расчетами при большем количестве частиц, но в конечном итоге вычисления становятся настолько сложными, что классические вычисления терпят неудачу.

Ученые из IBM разработали метод, который позволяет устранить влияние шума на работу квантового компьютера. Они сначала определяют, какой ответ должен дать квантовый компьютер в идеальных условиях, а потом исправляют отклонения, вызванные шумом. Они использовали для этого специальные квантовые схемы, которые помогают измерить среднее поведение квантового компьютера при разных условиях. Затем разработчики использовали эти данные для того, чтобы исправить ошибки, которые возникают из-за шума.

Квантовый компьютер Eagle справился с расчетом поведения системы из 12 частиц, которая была слишком сложной для классического суперкомпьютера. Испытания продемонстрировали, что метод коррекции шума дает более точные результаты, чем другие существующие методы.


— Джей Гамбетта, вице-президент IBM по квантовым вычислениям.