Квантовое превосходство Шрёдингера: IBM придумала, как доверять результатам квантовых компьютеров

С 2019 года, когда компания Google первой в мире объявила о достижении превосходства квантового компьютера над классическим, эта тема стала предметом постоянных споров. Фактически квантовое превосходство стало сродни знаменитой кошке Шрёдингера — оно одновременно есть и нет. Достаточно сложный квантовый алгоритм просто невозможно симулировать на классической системе, и остаётся только вера в правильность результата. А вера — это уже по другому ведомству.

Умные помощники: обзор ИИ-сервисов для обработки изображений. Часть 2, актуализированная

Обзор Infinix GT 50 Pro: геймерский смартфон со встроенной СЖО

Обзор Ryzen 9 9950X3D2: правильный 16-ядерник с 3D-кешем

Репортаж с IEM Cologne Major 2026: Жаб Жабыч, триумф NiKo и главные сенсации мейджора по CS2

Выбираем лучший игровой ноутбук до 100 000 рублей: сравнительное тестирование 7 интересных моделей

Источник изображения: IBM

Проблемой достижения квантового превосходства решила всерьёз заняться компания IBM. Теперь у неё тоже есть квантовые процессоры и компьютеры, и компания кровно заинтересована в доказательстве их возможностей. Так, сообщается о трёх поддержанных IBM научных работах, которые показывают, что квантовым вычислениям можно доверять, что они способны давать верный результат, а не набор случайных параметров. Поскольку при отсутствии возможности сравнить ответ квантовой платформы с заранее известным правильным результатом это сделать невозможно, исследователи предлагают проверять не только конечный ответ, но и сам процесс вычислений: искать признаки ошибок внутри квантовой схемы, сравнивать результаты разных методов и повторять эксперименты на разных квантовых установках.

В одном эксперименте учёные использовали схему из 70 логических кубитов и 468 так называемых T-вентилей — операций, которые особенно трудно моделируются на обычном компьютере. Для выполнения задачи были задействованы 97 физических кубитов. Система автоматически находила циклы, в которых возникали ошибки, и исключала их из итоговой выборки. Благодаря этому эффективную частоту ошибок удалось снизить примерно в десять раз. Надёжность результата оценивали по контрольным измерениям, встроенным непосредственно в квантовую схему.

В другом эксперименте квантовый процессор IBM Heron моделировал поведение двумерной системы взаимодействующих квантовых частиц — модели Изинга — с периодическим внешним воздействием. В расчёте использовалось до 74 кубитов. Квантовый компьютер обнаружил устойчивые колебания намагниченности, которые обычные методы моделирования уже не могли надёжно рассчитать. При этом одни квантовые алгоритмы явно ошибались, а другие давали результат, сильно зависящий от принятых упрощений. Полученные данные дополнительно проверили несколькими методами подавления ошибок и частично воспроизвели на ионных квантовых компьютерах Quantinuum. Иными словами, верность результата была подтверждена проверкой на совершенно иной квантовой платформе.

В третьей работе исследователи изучали распространение квантовой информации в системах размером до 56 кубитов. Разные классические алгоритмы дали противоречивые прогнозы, поэтому учёные повторили вычисления на нескольких квантовых процессорах с различным уровнем и характером шума. Несмотря на различия между установками, скорректированные результаты совпали. Авторы считают, что такой подход позволит получать заслуживающие доверия ответы даже тогда, когда обычный компьютер уже не способен полностью проверить квантовый расчёт. Однако окончательно доказать квантовое преимущество трудно: в будущем могут появиться более эффективные классические алгоритмы, способные решать те же задачи.

В общем случае специалисты IBM приходят к выводу, что запускать на квантовых компьютерах алгоритмы, которые можно моделировать на классических системах, не имеет смысла. Поскольку сегодня нет способов обеспечить доверенные вычисления на квантовой платформе, необходимо искать варианты надёжного подтверждения результатов квантовых вычислений с помощью самих квантовых платформ.

Источник