Сегодня 02 июля 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Классические компьютеры отняли у квантовых машин монополию на симуляцию сотен кубитов — помогли тензорные сети

Учёные решили на обычном компьютере задачу квантовой физики, которая считалась доступной только квантовым компьютерам. Первичные расчёты удалось провести на персональном ноутбуке. Результаты опубликованы 21 мая в журнале Science.

 Источник изображений: Lucy Reading-Ikkanda / Simons Foundation

Источник изображений: Lucy Reading-Ikkanda / Simons Foundation

Физики из Центра вычислительной квантовой физики (CCQ) при Институте Флэтайрон (Flatiron Institute) Фонда Саймонса (Simons Foundation) и их коллеги из Бостонского университета (Boston University) смоделировали квантовую систему из сотен взаимодействующих кубитов — квантовых аналогов битов классического компьютера, расположенных в квадратных, кубических или алмазных решётках. В отличие от обычных битов, принимающих значения 0 или 1, кубиты могут находиться в суперпозиции — одновременно в нескольких состояниях. Из-за этого моделировать их поведение на классических компьютерах крайне трудно.

В марте 2025 года другая группа учёных опубликовала в том же журнале статью, в которой сообщила о расчёте динамики особенно сложной кубитной системы на квантовом компьютере, и заявила, что повторить результат на классических машинах невозможно. «Когда мы в CCQ видим подобные заявления, мы всегда относимся к ним немного скептически, — говорит Джозеф Тиндалл (Joseph Tindall), научный сотрудник CCQ и первый автор новой статьи в Science. — Мол, а вы пробовали вот это? А вот то?» По словам соавтора исследования Майлза Стаудинмайра (Miles Stoudenmire), задача стала поводом проверить собственные разработки.

Особую трудность создавала квантовая запутанность — явление, при котором состояния кубитов остаются взаимосвязаны даже на больших расстояниях, и рассматривать их по отдельности нельзя. По словам Тиндалла, волновая функция, описывающая состояние такой системы, стремительно растёт с увеличением числа частиц, и её объём быстро превышает возможности прямого хранения на компьютере. Работа с подобными объектами — типичная проблема квантовой физики, без решения которой невозможно предсказывать свойства квантовых материалов, например сверхпроводников.

 Схема показывает, как тензорные сети сжимают описание запутанных кубитов и позволяют классическим компьютерам моделировать сложную квантовую динамику

Схема показывает, как тензорные сети сжимают описание запутанных кубитов и позволяют классическим компьютерам моделировать сложную квантовую динамику

Команда CCQ нашла выход с помощью тензорных сетей — математических структур данных, которые сжимают информацию о волновой функции в компактную форму из небольших связанных между собой таблиц чисел. Тиндалл сравнивает их с «ZIP-файлом для волновой функции». Первичные расчёты он выполнил на ноутбуке, используя код библиотеки ITensor, разработанной в CCQ. Опубликованные результаты воспроизводят трёхмерную динамику с помощью трёхмерной тензорной сети.

По словам Тиндалла, работа с такими объектами, особенно в трёх измерениях, почти не исследована: для этого нужны сложные алгоритмы и специализированный код. Для начальных вычислений он использовал алгоритм распространения доверия (англ. belief propagation), предложенный в 1980-х годах и недавно адаптированный для квантовых систем. Стаудинмайр отмечает, что этот метод менее точен, но значительно дешевле, и его проще запускать на сложных задачах, тогда как более изощрённые подходы прошлых лет не смогли бы даже начать работать с некоторыми из трёхмерных задач из-за их размера.

 Схема объясняет, как тензоры хранят данные о запутанных кубитах в числовых таблицах и связываются индексами для передачи информации между соседними элементами сети

Схема объясняет, как тензоры хранят данные о запутанных кубитах в числовых таблицах и связываются индексами для передачи информации между соседними элементами сети

Несмотря на скромные вычислительные ресурсы, моделирование достигло точности на уровне лучших мировых результатов. Расчёты сходились к решениям, совпадающим с теоретическими предсказаниями. Полученные данные совпали с результатами исследователей квантовых вычислений, но были получены без квантового компьютера.

Тиндалл и Стаудинмайр подчёркивают, что классический и квантовый подходы не только конкурируют, но и дополняют друг друга. По словам Тиндалла, между классическими моделированиями и тем, что можно реализовать на квантовых компьютерах, существует большая синергия, а порог входа для классического подхода значительно ниже: достаточно написать код и запустить его на персональном компьютере. Команда уже работает над следующим этапом — моделированием систем с электронами, способными перемещаться между узлами решётки. Эта задача ещё сложнее и напрямую связана с моделированием квантовых материалов.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
«Самое янское дополнение в истории»: геймплейный трейлер сюжетного аддона The Alters: Last Variable порадовал фанатов 55 мин.
Epic Games Store устроил раздачу классической игры I Have No Mouth, and I Must Scream о последних людях на Земле, которых пытает безумный суперкомпьютер 3 ч.
Авторитетный инсайдер опроверг закрытие Obsidian Entertainment и работу студии над новой Fallout 4 ч.
Правительство США снова взломали: хакеры проникли в федеральную платформу для обмена разведданными 4 ч.
Браузер Opera получил продвинутую защиту от ввода вредоносных команд через буфер обмена 4 ч.
ИИ оказался слишком дорогим: компании урезают сотрудникам доступ к ChatGPT и Claude 5 ч.
Студия создателя Deus Ex и System Shock перестанет делать игры — после провала Thick as Thieves в OtherSide осталось меньше десяти человек 5 ч.
Google не смогла отбиться от рекордного штрафа в €4,1 млрд в Европе 5 ч.
Кризис Xbox поставил под угрозу закрытия Obsidian — студию в ответе за Fallout: New Vegas, Pillars of Eternity и South Park: The Stick of Truth 6 ч.
Toyota собирается при помощи ИИ навести порядок в своей документации и терминологии 6 ч.
Philips анонсировала 27-дюймовые игровые мониторы Evnia M4 с тремя режимами работы: 1440p@275 Гц, 1080p@360 Гц и 720p@540 Гц 2 ч.
Anthropic ведёт переговоры с Samsung о создании собственного ИИ-чипа 3 ч.
У Tesla внезапно подскочили продажи электромобилей во втором квартале 4 ч.
Amazon запустила достаточно спутников для запуска конкурента Starlink 5 ч.
ИИ подрывает экологические цели: выбросы углекислого газа у Amazon подскочили на 16 % в 2025 году 5 ч.
«Яндекс» разрабатывает новые ИИ-устройства — «Пин», «Хронум» и другие загадочные продукты 6 ч.
Инвестиции с кешбэком: NVIDIA вкладывается в создание ИИ-инфраструктуры партнёров в обмен на доход от её эксплуатации 6 ч.
Weave представила бытового робота Isaac 1 — он будет наводить порядок, пока хозяев нету дома 6 ч.
Будущая Xbox Project Helix, вероятно, будет лишена дисковода 7 ч.
В центре Москвы открыли новый флагманский магазин Xiaomi Store 7 ч.