Google уже много лет находится в авангарде исследований в области квантовых вычислений, и его последнее достижение просто поразительно. Компания объявила, что ее новый квантовый процессор под кодовым названием Sycamore во второй раз достиг квантового превосходства, превзойдя по производительности самый мощный суперкомпьютер в мире в 241 миллион раз.

Квантовое превосходство – это термин, используемый для описания момента, когда квантовый компьютер может выполнить задачу, которая невозможна или нецелесообразна для классического компьютера. В 2019 компания Google заявила, что впервые достигла этого рубежа, используя процессор с 53 кубитами для выполнения сложных вычислений за 200 секунд, на которые у лучшего из существующих суперкомпьютеров ушло бы 10 000 лет.

Теперь Google повторил этот подвиг с 70-кубитным процессором, используя синтетический эталонный тест, называемый случайной выборкой схемы, который включает в себя получение показаний из случайно сгенерированных квантовых процессов. Процессор Sycamore выполнил задачу за секунды, в то время как суперкомпьютеру Frontier, в настоящее время самому мощному компьютеру в мире, потребовалось бы более 47 лет.

Это не только замечательная демонстрация скорости и потенциала квантовых вычислений, но и ценное понимание природы и поведения квантовых систем. Исследователи смогли изучить, как квантовый шум, который является присущей кубитам неопределенностью и хрупкостью, влияет на вычисления и приводит к новым фазам или состояниям в системе.

Что такое квантовые вычисления и почему это важно?

Квантовые вычисления основаны на принципах квантовой механики, которые описывают, как субатомные частицы ведут себя так, что это противоречит классической логике. Например, квантовые частицы могут существовать в суперпозиции, то есть они могут находиться в двух или более состояниях одновременно, пока они не будут измерены и не коллапсируют в одно определенное состояние.

Это свойство позволяет квантовым компьютерам использовать кубиты, то есть квантовые биты, которые могут представлять 0, 1 или оба значения одновременно. Управляя кубитами с помощью квантовых вентилей, квантовые компьютеры могут выполнять параллельные операции в нескольких состояниях одновременно, что позволяет им решать проблемы, которые экспоненциально сложны для классических компьютеров.