Квантовые компьютеры, о которых "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали, в перспективе намного превзойдут обычные машины по вычислительной мощности. Но обычно считается, что создание таких устройств на практике – вопрос ближайших десятилетий. И вот недавно инженеры компании Google заявили, что их квантовый компьютер решил задачу, на которую мощнейшему современному суперкомпьютеру Summit потребовалось бы десять тысячелетий.
Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Nature.
Квантовый компьютер, который смог, называется Sycamore и имеет 53 кубита (квантовых бита). Инженеры случайным образом привели каждый кубит в определённое состояние. Повторив этот процесс миллион раз, они вычислили вероятность каждого наблюдавшегося состояния системы просто по его частоте. На весь процесс ушло около 200 секунд.
Обычный компьютер не содержит кубитов "в железе", так что ему пришлось бы моделировать их программным образом. Как утверждают исследователи, у современного суперкомпьютера на это ушло бы десять тысяч лет.
Разумеется, вряд ли столь специфическая процедура может иметь хоть какое-то практическое применение, кроме, может быть, генерации случайных чисел. Кроме того, авторы специально выбрали задачу, которая была бы трудной для обычного компьютера, и лёгкой для квантового. То есть они фактически сравнивали обезьяну и рыбу по способности забраться на дерево. Однако формально условие "квантового превосходства" выполнено: квантовый компьютер действительно сделал нечто, недоступное классическому.
Впрочем, эксперты из IBM усомнились в масштабе достижения. Они считают, что исследователи были чересчур пессимистичны в оценке возможностей суперкомпьютера.
Так, авторы исходили из того, что обычной машине не хватит оперативной памяти для подобных вычислений. Значит, придётся применить метод моделирования, который компенсирует недостаток гигабайтов избытком времени, а это и растянет вычисления на исторические эпохи.
Однако, замечают критики, компьютер может использовать не только оперативную память, но и жёсткий диск. С учётом ещё нескольких оптимизаций время работы составит не десять тысяч лет, а максимум 2,5 суток. Конечно, это всё равно не 200 секунд, но контраст уже не столь впечатляет.
Впрочем, предложенный сотрудниками IBM алгоритм никогда не применялся на практике, поэтому его работоспособность может быть поставлена под сомнение.
Отметим также, что квантовое состояние кубита чрезвычайно хрупко, и его может разрушить любая случайная помеха. Инженеры Google выбрали задачу, в которой подобные ошибки не играют роли. Однако на выполнении практически полезных программ они могут сказаться самым плачевным образом. Поэтому широкое внедрение квантовых компьютеров произойдёт не раньше, чем будут разработаны эффективные стратегии борьбы с этим злом.
Кроме того, "квантовое превосходство" в практически полезных задачах (а не в выбранных специально для демонстрации этого превосходства), скорее всего, потребует сотен миллионов кубитов. Именно при такой аппаратной мощности ожидается, например, взлом современных алгоритмов шифрования. И скачок от десятков кубитов к сотням миллионов вряд ли произойдёт быстро.
К слову, ранее "Вести.Наука" писали о материале для мощных квантовых компьютеров будущего.
