Квантовий комп`ютер IBM за 19 секунд зробив те, на що суперкомп`ютеру знадобилося б століття

29 вересня 2026 р. 18:42

29 вересня 2026 р. 18:42

Комерційно доступний квантовий комп’ютер виконав завдання, яке продемонструвало, що ця технологія може залишити квантові комп’ютери далеко позаду, повідомляє Science Alert .

Всього за 19 секунд процесор Nighthawk r2 компанії IBM згенерував мільйон вибірок. На виконання цього завдання суперкомп’ютеру знадобилося б 110 років. Результати експерименту група під керівництвом Тиграна Седракяна з компанії BlueQubit опублікувала на сайті препринтів arXiv.

«Наскільки нам відомо, це перша демонстрація квантової переваги у завданні стандартної вибірки з випадкових квантових схем, виконана на комерційно доступному квантовому процесорі, роботу якого можуть легко відтворити навіть користувачі, які не є експертами в галузі квантових обчислень», — написали вчені.

Боротьба за досягнення квантової переваги — це своєрідні «гонки озброєнь» між суперкомп’ютерами та квантовими комп’ютерами, які розгорнулися у 2018 році. Суть концепції полягає в тому, що має існувати задача квантових обчислень, виконання якої для класичного комп’ютера було б практично неможливим.

У 2018 році дослідники з Каліфорнійського університету в Берклі представили переконливі теоретичні докази того, що ідеальним кандидатом на цю роль є задача випадкової вибірки з квантових схем (Random Circuit Sampling, або RCS).

Квантова схема являє собою послідовність операцій над кубітами, що частково нагадує операції з бітами у звичайному комп’ютері. У процесі RCS ці операції обираються переважно випадковим чином, що призводить до формування дедалі складнішого квантового стану. Потім процесор багаторазово вимірює цей стан, видаючи послідовності нулів і одиниць — так звані «вибірки».

Отримання таких вибірок — завдання доволі просте, однак у міру збільшення кількості кубітів та операцій розрахунок розподілу ймовірностей, необхідного для відтворення тих самих результатів на класичному комп’ютері, перетворюється на титанічну, практично нездійсненну працю.

У 2019 році Google заявив, що його квантовий комп’ютер успішно виконав експеримент RCS, складність якого виходила за межі можливостей звичайних суперкомп’ютерів. Але незабаром дослідники, які працюють із класичними системами, почали знаходити нестандартні способи змусити звичайні комп’ютери відтворити ці результати. Фахівці ж у галузі квантових технологій почали виводити їх на дедалі екстремальніші режими роботи.

Новий експеримент вирізняється серед інших. Замість використання спеціалізованого експериментального квантового процесора Седракян і його колеги провели експеримент на Nighthawk r2 — 120-кубітному надпровідному квантовому процесорі, доступному користувачам через хмарну платформу IBM.

Вони відібрали 61 кубіт і застосували до них послідовності випадкових операцій (схем) зростаючої складності — аж до 40 циклів (повторюваних етапів, під час яких з кубітами виконувалися різні маніпуляції та створювалася квантова заплутаність). При цьому вчені використовували стандартний хмарний робочий процес платформи, не вдаючись до спеціального калібрування під конкретний експеримент.

Оптимальний режим роботи («золота середина») було знайдено на рівні 36 циклів; у такій схемі задіяно 918 двокубітних вентилів. За цих умов процесор Nighthawk r2 згенерував один мільйон вибірок лише за 19 секунд.

Але набагато складніше виявилося оцінити, наскільки важким буде це завдання для класичного комп’ютера. Для визначення цього вчені використали метод, який називається згорткою тензорних мереж. Він дозволяє оцінити обчислювальні витрати на моделювання квантової схеми на класичному комп’ютері. Використовуючи цей підхід, Седракян і його колеги підрахували, що для відтворення отриманого ними мільйона вибірок знадобилося б близько 1,2×10²⁷ обчислювальних операцій.

Нагадаємо, нещодавно вчені з Національного інституту стандартів і технологій США (NIST) провели випробування квантового інтернету в реальних умовах . Їм вдалося передати фотони на відстань 62 кілометри, використовуючи вже існуючий мережевий кабель.

Технології