Новейший квантовый алгоритм Google смог превзойти суперкомпьютеры
Представьте себе мир, где самые мощные суперкомпьютеры замирают в бессилии перед невероятной сложностью квантовой реальности. Законы, управляющие поведением мельчайших частиц, настолько запутаны и парадоксальны, что для их точного моделирования не хватает всех вычислительных ресурсов планеты. Именно в этой области, на грани хаоса и порядка, квантовые компьютеры обещают совершить революцию. И, судя по последним заявлениям исследователей из Google Quantum AI, это будущее уже стучится в наши двери.
Их последний эксперимент — это не просто техническая победа, а своего рода квантовое эхо, отклик из мира, где информация распространяется и шифруется со скоростью мысли. Они не просто решили абстрактную головоломку; они применили квантовый процессор для решения реальной, сложной физической задачи с беспрецедентной скоростью. Этот прорыв может стать тем самым долгожданным мостом от лабораторных демонстраций к решению практических проблем человечества.
Согласно публикации в журнале Nature, исследователи из Google Quantum AI задействовали свой квантовый процессор Willow для запуска специализированного алгоритма под названием «Quantum Echoes». Ключевой задачей, которую решал этот алгоритм, было изучение динамики сильно запутанных квантовых систем. В таких системах частицы теряют свою индивидуальность, будучи связанными невидимыми нитями квантовой запутанности, что делает поведение системы в целом невероятно сложным для моделирования на классических компьютерах.
Сердцем метода является использование так называемого вневременного коррелятора, или OTOC (Out-of-Time-Order Correlator). Этот инструмент является своего рода детективом в квантовом мире, который отслеживает, как информация распространяется и «запутывается» внутри системы. Исследователи поясняют, что OTOC обладают высочайшей чувствительностью к квантовой динамике благодаря эффектам квантовой интерференции, а их классическое моделирование сопряжено с огромными вычислительными трудностями. Это делает их идеальными кандидатами для демонстрации практического квантового преимущества. В данном эксперименте использовалась более сложная версия — OTOC второго порядка.
Алгоритм «Quantum Echoes» реализует остроумный «трюк с обращением времени». Процесс можно уподобить следующему: квантовая система запускает вперед, затем ей дается легкий, контролируемый «толчок» назад, после чего весь процесс с высочайшей точностью обращается вспять. Эта операция порождает мощное «квантовое эхо», которое позволяет извлечь четкий сигнал из какофонии квантового хаоса. Результат оказался ошеломляющим: для конкретной задачи по измерению скорости распространения информации в сложном квантовом состоянии процессор Willow выполнил вычисления в тринадцать тысяч раз быстрее, чем самый современный суперкомпьютер.
Важно отметить эволюционный характер этого достижения по сравнению с предыдущим заявлением Google о «квантовом превосходстве» в 2019 году. Тогда чип Sycamore решил специально подобранную задачу, не имевшую прямого практического применения, которую впоследствии классические алгоритмы смогли решить более эффективно. Нынешний же эксперимент принципиально иной — он нацелен на решение реальной и актуальной задачи из области квантовой физики, что и позволяет говорить о переходе от «превосходства» к «практическому преимуществу».
В конечном счете, это исследование знаменует собой важнейший шаг на пути к эре, когда квантовые компьютеры станут незаменимым инструментом для решения задач, неподвластных даже самым мощным классическим машинам. Это открывает перспективы для ускоренного открытия новых материалов с уникальными свойствами, разработки высокоэффективных лекарств за счет точного моделирования молекулярных взаимодействий и создания сверхточных климатических моделей, способных предсказать будущее нашей планеты. Эхо, пойманное в недрах процессора Willow, может вскоре отозваться громким прорывом в самых разных областях человеческого знания.