Обычный ноутбук впервые «догнал» квантовый компьютер: Решена сложнейшая задача

Учёные из Центра вычислительной квантовой физики Института Флэтайрон в Нью-Йорке опровергли утверждение компании D-Wave. Задача моделирования динамики сотен запутанных кубитов, которую квантовый компьютер якобы не мог решить ни один классический, была успешно выполнена на обычном ноутбуке.

Как это удалось

Главным инструментом стали тензорные сети — математическая структура, которая эффективно сжимает волновую функцию квантовой системы, подобно тому, как zip-архив сжимает данные. Волновая функция сотен взаимодействующих кубитов растёт экспоненциально, и её невозможно напрямую хранить в памяти обычного компьютера. Тензорные сети представляют систему в виде связанных таблиц чисел, делая расчёты реальными.

Ведущий автор работы Джозеф Тиндалл провёл первые вычисления на своём личном ноутбуке с помощью библиотеки ITensor. Несмотря на скромное «железо», результаты совпали с теоретическими предсказаниями и данными квантового компьютера.

Ключевую роль сыграл алгоритм уверенного распространения (belief propagation), разработанный в 1980-х годах для задач искусственного интеллекта и адаптированный для трёхмерных квантовых систем.

Почему это важно

Открытие показывает, что классические и квантовые вычисления не конкурируют, а взаимно дополняют друг друга. Классические симуляции помогают понять пределы квантовых машин, а прогресс в квантовом «железе» стимулирует развитие новых алгоритмов для обычных компьютеров.

Следующая цель исследователей — задачи с подвижными электронами, которые напрямую описывают реальные квантовые материалы.

Вкратце

Учёные из Института Флэтайрон решили на обычном ноутбуке задачу моделирования динамики сотен запутанных кубитов, которую компания D-Wave считала неподъёмной для классических компьютеров. Ключевыми инструментами стали тензорные сети и алгоритм уверенного распространения. Это демонстрирует, что классические методы продолжают развиваться и могут конкурировать с квантовыми в отдельных задачах. Работа опубликована в журнале Science.