Кубиты, которые служат основой для квантовых вычислений, чрезвычайно чувствительны к возмущениям окружающей среды. Эти возмущения приводят к ошибкам во время вычислительных операций, что делает результаты ненадежными и ограничивает применимость квантовых компьютеров во многих областях. Инновационный подход, разработанный исследователями IBM, основан на использовании передовых методов исправления квантовых ошибок. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.

Устранение ошибок

Исследователи IBM справились с серьезной задачей, используя свой мощный квантовый компьютер Eagle, оснащенный 127 кубитами, для решения проблемы чрезвычайной сложности. Даже самые большие и быстрые суперкомпьютеры не смогли точно вычислить ответ на эту задачу.

В процессе работы исследователи тщательно варьировали квантовый шум, чтобы понять и проанализировать эффекты, вызываемые каждым уровнем шума. Результаты вычислений, которые часто были ошибочными и непоследовательными, тем не менее, были получены за рекордное время — менее тысячной доли секунды, что позволило повторить операцию много раз для совершенствования параметров. Благодаря такому подходу можно было оценить правильный результат в отсутствие шума.

Затем квантовый компьютер был поставлен против классического суперкомпьютера для решения проблемы. Изначально суперкомпьютер смог предоставить решение до определенного уровня сложности. Однако по мере усложнения задачи его возможности по выполнению необходимых вычислений становились ограниченными. С другой стороны, квантовый компьютер продолжал генерировать результаты, хотя у исследовательской группы не было средств прямой проверки.

IBM называет этот новый этап исследований «эрой полезности», поскольку исследователи утверждают, что им удалось достичь чего-то «более полезного и практичного», чем квантовое превосходство. Обращаясь к сложным, реальным проблемам, они просто пытаются показать, что квантовые вычисления могут принести реальную пользу. Этот переход к конкретной пользе знаменует собой новую эру в развитии квантовых вычислений, когда основное внимание уделяется применимости и влиянию в различных областях, таких как химия, финансы, оптимизация и исследования в области искусственного интеллекта.

Напомним, что в 2019 году компания Google заявила о достижении квантового превосходства, сообщив, что ее квантовый компьютер выполнил вычисления всего за 3 минуты и 20 секунд. По словам веб-гиганта, на такое достижение у современного классического суперкомпьютера ушло бы около 10 000 лет. Однако некоторые исследователи, в частности, из IBM, посчитали, что этот подвиг не имеет практического применения. Более того, подвиг Google был быстро превзойден, когда китайским исследователям удалось выполнить тот же расчет на неквантовом суперкомпьютере чуть более чем за пять минут.