IBM симулировала 56-кубитный квантовый компьютер

Ученые исследовательского центра IBM в Нью-Йорке поставили абсолютный рекорд в квантовом моделировании, создав имитацию 56-кубитного квантового компьютера на неквантовом суперкомпьютере. Ранее считалось, что предел мощности для квантового моделирования составляет 49 кубитов из-за ограниченного объема оперативной памяти обычных компьютеров. До этого момента рекордным считалось 45-кубитное моделирование, проведенное учеными в Швейцарском федеральном технологическом институте в Цюрихе, для которого потребовалось 500 терабайт оперативной памяти. IBM смогла смоделировать 56 кубитов, используя «всего» 4,5 терабайт оперативной памяти за счет более компактного численного представления разновидностей положения кубитов, или квантовых состояний.

Суть квантовых вычислений обычно сводится к таблице чисел, которая содержит информацию о том, что должно быть сделано для создания нового квантового состояния. Вместо этого исследователи использовали так называемые тензоры — многомерные таблицы с дополнительными осями помимо обычных строк и столбцов, благодаря которым можно записать гораздо больше информации. Способ записи операций в форме новых таблиц позволил ученым разделить задачу моделирования на параллельные потоки и использовать множество процессоров суперкомпьютера одновременно. За счет этого был достигнут так называемый «окончательный бит эффективности», необходимый для моделирования 56-кубитного квантового компьютера.

«Цель IBM — построить квантовый компьютер, который может исследовать практические проблемы, например, в квантовой химии», — говорит Боб Висниев, возглавляющий исследование по имитации квантового компьютера в IBM. По его словам, проведенная симуляция работает примерно в миллиард раз медленнее, чем было запланировано в теории. Но этого достаточно, чтобы усложнить задачу достижения «квантового превосходства» всем участникам гонки, таким как Google и Microsoft.

В начале следующего года квантовый компьютер Google, оснащенный 22-кубитовым чипом, начнет вычисление сложнейшей задачи, решение которой заняло бы на классическом компьютере миллиарды лет. Успех будет означать наступление «квантового превосходства» —переломного момента, в который квантовый компьютер сделает то, что раньше считалось невозможным.