У США вперше експериментально підтвердили перевагу квантових комп’ютерів над класичними

05 липня 2025 р. 20:15

05 липня 2025 р. 20:15

Дослідники вперше експериментально довели безумовну експоненціальну перевагу квантових комп’ютерів над класичними, долаючи головні обмеження шуму.

Квантові обчислення давно вважалися майбутнім технологій завдяки здатності вирішувати задачі недосяжної складності. Проте основною проблемою залишався «шум» — усі малі помилки, що накопичуються під час роботи, знижуючи ефективність квантових машин. Цю межу вдалося подолати команді Даніеля Лідара з Університету Південної Каліфорнії, яка провела експеримент з двома процесорами IBM Eagle. Їх дослідження підтвердило експоненціальне прискорення без жодних додаткових припущень.

Лідар пояснює, що «експоненціальне прискорення — це найдраматичніший тип прискорення, який ми очікуємо побачити від квантових комп’ютерів» . Ключовою особливістю стала «безумовність» результату, яка не спирається на припущення про відсутність кращих класичних алгоритмів. Вперше доведено, що квантовий алгоритм може зростати у швидкості порівняно з класичним так, що розрив у продуктивності збільшується експоненційно. Це означає, що з кожним новим параметром обрахунку квантовий підхід стає вдвічі ефективнішим.

В основі експерименту лежить модифікована версія «задачі Сімона» — математичної головоломки на пошук прихованого патерну. Ця задача давно відома як перший приклад теоретичного експоненціального прискорення. Як порівняння, класичні комп’ютери витрачають на неї набагато більше часу, бо не можуть використовувати квантову суперпозицію. Квантові «гравці» у цій задачі здатні здобути відповідь у принципово коротший час.

Для досягнення результату команда застосувала чотири ключові стратегії боротьби з шумом. Перше — скорочення кількості дозволених відповідей, щоб зменшити кількість операцій. Друге — використання «транспіляції», тобто оптимізації логічних схем. Третє — «динамічне роз’єднання», коли спеціальні послідовності імпульсів відокремлюють кубіти від шумного середовища. Саме цей метод дав найбільший ефект. Четверте — «пом’якшення помилок вимірювання», що виправляє залишкові похибки під час зчитування стану кубітів.

«Ключ полягав у витисканні кожної краплі продуктивності з апаратного забезпечення» , — підкреслює Фаттарапон Сінканіпа, перший автор статті. Дослідження опубліковано в журналі Physical Review X , підтвердивши, що сьогоднішні квантові комп’ютери вже здатні демонструвати масштабовану перевагу у спеціалізованих завданнях. За словами Лідара, «наш результат показує, що вже сьогодні квантові комп’ютери твердо стоять на боці масштабованої квантової переваги» .

Попри це, вчені визнають обмеження практичного застосування. «Цей результат не має практичного застосування, окрім перемоги в іграх на вгадування» , — застерігає Лідар. Для вирішення реальних завдань потрібно ще більше зменшувати шум та створювати алгоритми без «оракулів» із відомою відповіддю. Проте теоретична обіцянка квантової революції вперше набула чіткої експериментальної форми.

Технології