Ֆիզիկոսները մաթեմատիկորեն խիստ կերպով ցույց են տվել, որ քվանտային համակարգիչն ունակ է լուծել հատուկ խնդիր այնպես, ինչպես դասական համակարգիչը սկզբունքորեն ի վիճակի չէ: Արդյունքը չի հենվում սովորական հաշվարկների սահմանների մասին չապացուցված ենթադրությունների վրա: Աշխատանքը հրապարակվել է Nature Communications ամսագրում:

Որն էր խնդիրը

«Քվանտային գերազանցություն» ապացուցելը սովորաբար բարդ է: Ամենից հաճախ նման հայտարարությունները կառուցվում են այն հիպոթեզի վրա, թե դասական համակարգիչները չունեն խնդիրը լուծելու արագ եղանակ: Սա, որպես կանոն, խիստ կերպով ապացուցված չէ: Ուստի հետազոտողները փնտրում էին այնպիսի ձևակերպում, որում քվանտային մեքենայի առավելությունը կարելի է հաստատել առանց նման ենթադրությունների:

Ինչ խնդիր են հնարել

Բրիտանական Quantinuum ընկերությունից Մարչելո Բենեդետիի և Հարի Բուրմանի ղեկավարած թիմը մշակել է խաղ՝ հիմնված այսպես կոչված կոմպլեմենտար սեմփլինգի (լրացնող ընտրանքի) վրա: Այս սխեմայում քվանտային համակարգիչը, վերադրման (սուպերպոզիցիայի) շնորհիվ, գործում է հնարավոր պատասխանների ողջ հավաքածուով նախքան չափում կատարելը: Դասական մեքենան կարող է աշխատել միայն առանձին նմուշների հետ: Փորձարկումներն անցկացվել են քվանտային պրոցեսորի վրա՝ աստիճանաբար մեծացնելով բարդությունը. մինչև 55 քուբիթ և մինչև 37 բիթ երկարությամբ տողեր: Խնդրի չափսերի աճին զուգընթաց՝ քվանտային և դասական համակարգերի միջև ճեղքվածքն աճել է էքսպոնենցիալ կերպով: Գիտնականները ֆիքսել են «դասականության էքսպոնենցիալ մեծ խախտում»:

Ինչու է սա կարևոր

Աշխատանքի հիմնական արժեքն այն է, որ այն առաջարկում է քվանտային գերազանցությունը ստուգելու արդյունավետ և մասշտաբավորվող եղանակ՝ առանց սովորական համակարգիչների հնարավորությունների մասին չապացուցված պնդումներին ապավինելու: Հեղինակների խոսքով՝ սա նկատելի քայլ է դեպի գործնականում հաստատելը, որ քվանտային սարքերն իսկապես կարողանում են այն, ինչ չեն կարող դասականները: Նման թեստը հատկապես օգտակար է տեխնիկայի զարգացման գործում. դրա օգնությամբ կարելի է գնահատել նոր պրոցեսորները դրանց բարդացմանը զուգընթաց և տարբերակել իրական առավելությունը սխալներից կամ խափանումներից: Ընդ որում, խոսքը հատուկ կառուցված խնդրի մասին է, որը ստեղծվել է հենց գերազանցությունը ցուցադրելու համար: Ամենօրյա գործնական օգտակարությունից (օրինակ՝ քիմիայում կամ կրիպտոգրաֆիայում) քվանտային համակարգիչները նախկինի պես դեռ հեռու են:

Կարճ ասած

Quantinuum-ի գիտնականները մաթեմատիկորեն խիստ կերպով ապացուցել են քվանտային համակարգչի առավելությունը կոմպլեմենտար սեմփլինգի խնդրի վրա: Մինչև 55 քուբիթանոց պրոցեսորով փորձարկումներում դասական մեթոդներից ճեղքվածքն աճել է էքսպոնենցիալ կերպով: Նոր մոտեցումը թույլ է տալիս ստուգել քվանտային գերազանցությունը առանց սովորական հաշվարկների սահմանների մասին չապացուցված ենթադրությունների, թեև առայժմ խոսքը հատուկ ընտրված ցուցադրական խնդրի, այլ ոչ թե կիրառական նշանակության մասին է: