Ученые определили точку «сингулярности» для квантовых компьютеров

Исследовательские группы ведущих университетов и компаний, в том числе Google, Microsoft и IBM, работают над тем, чтобы создать первый квантовый компьютер, который преодолеет «точку технологической сингулярности» — гипотетический момент, в который, по мнению сторонников концепции, технический прогресс станет настолько быстрым и сложным, что окажется недоступным человеческому пониманию. Создание такого компьютера представляет собой настолько сложную проблему, что сегодняшнему суперкомпьютеру понадобятся столетия, чтобы найти ее решение. Команда ученых из Бристоля обнаружила, что граница сингулярности находится еще дальше, чем считалось ранее. Исследование опубликовано на этой неделе в журнале Nature Physics.

Открытие было совершено благодаря высокоэффективному квантовому алгоритму, известному как «выборка бозона», который часто используется для демонстрации превосходства квантовых вычислений над классическими компьютерами. Задача выборки бозона обычно решается с использованием фотонов в оптических чипах — технологией, впервые разработанной в лаборатории Бристольского университета QETLabs.

Ранее ученым казалось, что выборка бозона благодаря квантовым вычислениям была в пределах досягаемости. Тем не менее, бристольская команда ученых смогла перестроить старый классический алгоритм, чтобы имитировать выборку бозонов, и выяснила, что предел гораздо дальше, чем предполагалось.

«Самый большой эксперимент по исследованию бозона, который был до сих пор зарегистрирован, был проведен с помощью пяти фотонов, — говорит один из исследователей QETLabs Алекс Невилл. —Считалось, что достаточно 30 или даже 20 фотонов, чтобы продемонстрировать квантовое превосходство в вычислительной области. Однако, имея доступ к самому мощному суперкомпьютеру сегодня, мы могли бы имитировать выборку бозонов и с 50 фотонами».

Ученый смог смоделировать выборку бозонов для 20 фотонов на своем собственном ноутбуке и увеличить размер имитации до 30 фотонов с помощью ведомственных серверов.

Хотя вычисления могут занять больше времени, чем первоначально предполагалось, доктор Энтони Лэйн, возглавляющий группу в QETLabs по-прежнему оптимистично оценивает перспективы создания нового устройства. «Теперь у нас есть четкое представление о технологической проблеме, с которой мы должны встретиться, чтобы продемонстрировать, что квантовые машины могут вычислять быстрее, чем классические устройства, — говорит он. — Для отбора проб бозонов точка сингулярности лежит только за пределами 50 фотонов, и мы можем ее достичь».

Специалисты компании Google опубликовали в журнале Nature статью, в которой приводят доказательства квантового превосходства — способности квантовых компьютеров выполнять задачи, которые не под силу обычным.