Результаты эксперимента, выполненного на квантовом компьютере Google Sycamore, показывают, что квантовая архитектура вполне способна работать так, как ожидается в теории. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
Конечно, поставить подобный эксперимент было непросто. Первым препятствием стала формулировка задачи. В конечном итоге исследовательская группа компании решила остановиться на сравнении результатов компьютера Sycamore с результатами современного классического суперкомпьютера при считывании состояния псевдослучайной квантовой схемы. Все сводилось к решению вычислительной задачи, которая должна была стать довольно простой для Sycamore, но крайне сложной для суперкомпьютера, построенного на традиционной кремниевой основе.
«Поскольку в случайных схемах нет структур, которые могли бы использовать классические алгоритмы, эмуляция квантовых схем требует от классического суперкомпьютера колоссальных усилий», – пояснил Джон Мартинис и Серхио Бойхо, возглавляющие исследовательскую группу.
Архитектура Sycamore существенно упрощает процесс. Квантовый компьютер представляет собой двумерный массив из 54 трансмонных кубитов, выстроенных в прямоугольной решетке таким образом, что каждый кубит соединен с четырьмя соседними. По словам исследователей, это означает, что Sycamore способен изменять значения битов в рамках всего процессора гораздо быстрее, чем классический компьютер обрабатывает нули и единицы. А это принципиально меняет характер управления информацией в системе.
В Google назвали эксперимент «квантовым превосходством», продемонстрировавшим, что Sycamore и его наследники многократно превосходят классические компьютеры при проведении некоторых видов вычислений.
И хотя сами по себе вычисления, выполненные в эксперименте, были не особенно полезны, генеральный директор Google Сундар Пичаи в интервью изданию Technology Review Массачусетского технологического института сравнил их с первым полетом братьев Райт в Китти Хоук.
«Первый полет самолета длился всего 12 секунд, а потому не имел практической ценности, – указал он. – Но эксперимент показал, что самолеты могут летать в принципе».
По словам исследователей, можно ожидать, что вычислительная мощность квантовых компьютеров будет расти с двойной экспоненциальной скоростью, а значит реальное применение технологии уже не за горами. В сотрудничестве с академическими институтами и частным сектором компания намерена работать над дальнейшим развитием квантовых вычислений.
Некоторые критики, впрочем, не согласились с доводами Google. В компании IBM, являющейся конкурентом Google в области квантовых вычислений, заявили, в частности, что представленные здесь классические временные рамки были слишком длинными, а исследователи Google не принимают во внимание в полной мере возможности современных суперкомпьютеров.
«Мы утверждаем, что идеальное моделирование той же самой задачи на классической системе можно выполнить за два с половиной дня, причем с гораздо более высокой точностью, – говорится в публикации IBM. – В силу очень сложного характера оценки соответствующих показателей сообществу следует с известной долей скептицизма относиться к заявлениям о том, что квантовый компьютер может выполнять то, на что классический неспособен».
