Классические компьютеры не уступают квантовым

Некоторые специалисты считают, что квантовый компьютер может превзойти классический в скорости расчетов и эффективности использовании памяти. А это открывает путь к решению многих сложных задач и предсказанию новых физических явлений.

Более того, появление квантовых вычислений будет означать смену вычислительных парадигм. Если обычные компьютеры обрабатывают информацию в виде цифровых битов 0 и 1, то квантовые компьютеры используют квантовые биты, которые хранят много информации сразу в интервале значений между 0 и 1. Это и позволит разработать алгоритмы, которые сильно превзойдут классические аналоги.

Пока же квантовые компьютеры технически несовершенны и склонны к потере информации. И им все равно надо переводить ее в привычную классическую форму, необходимую для практических манипуляций с ней. Такими недостатками не страдают классические компьютеры, которые часто используют для повторения квантовых вычислений и их проверки. Некоторые классические алгоритмы при моделировании работы квантового компьютера могут имитировать даже потерю информации.

Группа ученых во главе с профессором физического факультета Нью-Йоркского университета Дрисом Селсом (Dries Sels) разработала методы классических вычислений, позволяющие имитировать квантовые вычисления с гораздо меньшими вычислительными ресурсами, чем прежде. Исследователи использовали инновационные методы, которые оказались более быстрыми и точными, чем, например, недавние вычисления на 127-кубитном квантовом процессоре фирмы IBM. Новый подход можно, к примеру, применять для моделирования динамики квантовых физических явлений.

Прорыв достигнут с помощью алгоритма, который сохраняет лишь часть информации, хранящейся в квантовом состоянии. Выбор различных представлений данных для классических расчетов напоминает выбор различных способов представления изображений. Ученые сравнивают работу своего алгоритма со сжатием изображения в компактный файл формата JPEG, что позволяет при удалении части информации получить изображение без заметной потери качества оригинала.

Исследование показало, что есть множество возможностей улучшить и классические, и квантовые вычисления. Оно подтверждает, насколько сложно достичь преимуществ с помощью подверженного ошибкам квантового компьютера. Так что классические компьютеры идут в ногу с квантовыми и пока превосходят их. Статья об исследовании находится в открытом доступе издания PRX Quantum.