Группа физика Джона Мартиниса из Google объявила на страницах журнала Nature о достижении «квантового превосходства» — ученым, по их словам, удалось с помощью нового устройства, названного Sycamore, решить задачу, недоступную даже для самых мощных «обычных» суперкомпьютеров. Результат, полученный физиками за 200 секунд, на суперкомпьютере Summit (текущем рекордсмене), пришлось бы ждать 10 тысяч лет. Однако в IBM, построившей Summit (и работающей над собственным квантовым компьютером), с этими расчетами категорически не согласны и считают заявления о достижении «превосходства» преждевременными. О чем поспорили технологические гиганты, почему статус квантового превосходства сам оказался неопределенным и что вообще такое квантовые компьютеры?
По странному стечению обстоятельств статья с описанием нового устройства группы Мартиниса выходила дважды. Еще 23 сентября она появилась на сайте NASA, однако была очень быстро удалена (ее копия сохранилась). Было ли это сделано по технической ошибке или же потому, что в препринте пришлось что-то срочно исправить, мы не знаем — комментариев на эту тему авторы не давали.
В любом случае, результат, который сообщается в новой статье — если, конечно, он соответствует действительности — уже сравнивают с первым полетом братьев Райт и с испытанием водородной бомбы. Речь идет о наступлении эры «квантового превосходства», появлении вычислителей принципиально иного типа, которые могут решать задачи, совершенно недоступные для самых современных классических ЭВМ. И даже если возможности нынешних суперкомпьютеров в Google сильно недооценивают — как на том настаивают специалисты IBM — новая работа Мартиниса и его коллег все равно достойна того, чтобы разобраться с тем, что вообще такое квантовые вычисления.
Что именно сделали в Google?
Инженеры калифорнийской компании создали новый процессор, получивший название Sycamore. Он состоит из 53 «кубитов» — так называют элементы, которые хранят квантовые биты информации. Это не рекорд, а уже стандартное на сегодняшний день число элементов. Предыдущая разработка, Bristlecone, анонсированная Google в марте 2018 года, имела целых 72 кубита — но, видимо, работала не так хорошо, как ожидали ее создатели.
Схема у Sycamore довольно простая. Кубиты в устройстве расположены в виде двумерной сетки. Каждый из элементов соединен с четырьмя другими с помощью особого вида «контактов», которые можно замыкать или размыкать — и таким образом контролировать, какие пары кубитов взаимодействуют, а какие — нет. Состояние каждого из них в конце эксперимента можно считывать независимо от остальных. Результат такого считывания — последовательность нулей и единиц длиной в 53 символа — и есть результат вычислений.
Что при этом, собственно говоря, вычисляется, объяснить значительно сложнее. Если совсем коротко, то речь идет о задаче, похожей на генерацию случайных чисел — в блоге Google ее описывают как «Hello world» квантово-компьютерного мира. Алгоритм подразумевает соединение кубитов в случайную последовательность переключателей (логических вентилей) и считывание полученного результата. Из-за взаимодействия кубитов друг с другом результат будет не случайным, а псевдослучайным — в нем будут наблюдаться вполне предсказуемые аномалии.
Подробнее meduza.io
