Невероятно: классический компьютер впервые одолел квантовый

Ученые узнали, какие задачи классический ПК решает эффективнее квантового.
Автор новостей
Квантовый компьютер

Исследователи из Центра вычислительной квантовой физики (CCQ) Института Флэтайрон недавно показали, что классический компьютер может превзойти квантовый в моделировании определённых квантовых систем, о чем сообщается в журнале Physical Review Letters. В этой работе ученые смогли смоделировать поведение двумерной системы переворачивающихся магнитов с помощью классического компьютера, обойдя возможности квантового. Исследование помогает глубже понять границу между возможностями квантовых и классических вычислений.

По словам ведущего автора исследования Джозефа Тиндалла, квантовая и классическая системы разделены своеобразной границей, которая до сих пор была достаточно размыта. Это открытие позволяет лучше понимать, где проходят пределы квантовых вычислений, а где классические методы могут дать более эффективный результат.

Квантовые компьютеры работают с кубитами, которые могут находиться в состоянии суперпозиции и быть одновременно нулем и единицей, что теоретически даёт им огромные преимущества по вычислительной мощности. Тем не менее, квантовые компьютеры ещё не доказали своего безусловного превосходства, а ученые, экспериментируя, пытаются найти задачи, в которых квантовый подход оказывается сильнее классического.

Этим летом ученые IBM провели эксперимент с квантовой системой, моделируя переворачивающиеся магниты и утверждая, что классический компьютер не способен решить эту задачу. Узнав об этом, Тиндалл и его коллеги решили проверить утверждение IBM, используя классические методы и собственные разработки программного обеспечения для моделирования. Уже через две недели они получили результаты, показавшие, что задача решается даже на обычном компьютере с минимальными вычислительными ресурсами.

Результаты исследования показали, что двумерная квантовая система демонстрировала поведение, известное как «ограничение» — состояние, при котором запутанность системы развивается только в ограниченных пределах. Это свойство ранее было известно только для одномерных систем, и его существование в двумерной системе стало открытием. Запутанность — ключевое свойство, которое усложняет моделирование на классическом компьютере, так как требует больших вычислительных ресурсов. Но ограничение уменьшает степень запутанности, что делает модель проще и позволяет эффективно использовать классический компьютер.

Таким образом, организация магнитов в двумерном замкнутом массиве в исходной задаче IBM создала условия для возникновения ограничения. Тиндалл и его коллега Драйс Селс провели дополнительный анализ и построили математическую модель, которая описывает, как ограничение затрудняет рост запутанности в системе. Это открытие может стать значимым шагом для дальнейших исследований в квантовой физике.

Модель, предложенная учеными, дает представление о том, как можно сдерживать запутанность в двумерных системах, и может стать ценным инструментом для понимания физики квантовых систем, в которых возникают подобные ограничения.

Читайте также нашу статью о том, как ученые раскрыли тайну квантовой запутанности.