Сегодня 16 октября 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.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про технологии и рынок it

Источник:

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

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Steam решит главную проблему достижений в современных играх 6 мин.
Curator запустил в своем облаке решение Curator.Identity для управления безопасным доступом и аутентификацией 40 мин.
Древний Китай, женщина-ассасин и боевой зонт: журналисты показали геймплей отменённого боевика Assassin’s Creed Destiny 2 ч.
Не только OpenAI: китайский ИИ решил математическую задачу, над которой учёные бились более 30 лет 3 ч.
Новый трейлер подтвердил дату выхода апокалиптического вестерна Guns of Eschaton — последней игры легендарного арт-директора Half-Life 2 4 ч.
OpenAI представила GPT-Live-1.1 — голосовой ИИ стал лучше говорить, но хуже соблюдать правила 5 ч.
Control Resonant установила новый рекорд скорости продаж для игр Remedy, опередив Alan Wake 2 6 ч.
ИИ-модель Nvidia Nemotron 3.5 Super VL с пост-обучением превзошла Claude Opus 5 и GPT-6.1 Sol в специализированных задачах 10 ч.
Состоялся релиз стабильной Xiaomi HyperOS 4 для совместимых устройств, но пока без глобальной версии 15 ч.
Вышла FLUX 3 Image Klein с открытыми весами для генерации и редактирования изображений — она быстро работает даже на RTX 4070 15 ч.
Человеческие мини-мозги в пробирке научились читать шрифт Брайля 13 мин.
Anthropic «подешевела» на полтриллиона в преддверии IPO — инвесторы снизили оценку из-за замедления роста выручки 59 мин.
В Китае заработал самый ёмкий в мире «аккумулятор» на сжатом углекислом газе — на 1 ГВт·ч 2 ч.
64 порта на 1,6 Тбит/с и СЖО: дебютировал CPO-коммутатор Celestica DS6005 2 ч.
Wi-Fi 6E, Bluetooth 5.3 и 5G: вышел одноплатный компьютер Orange Pi O1 для ИИ-задач 2 ч.
«Вы забрали последнюю»: GeForce RTX 5090 исчезает из американской розницы — ходят слухи об остановке производства 2 ч.
Тайвань готовит уголовное наказание за поставки ИИ-чипов в Китай и готов помочь США с чиповыми фабриками 2 ч.
OpenAI готовится потратить $750 млрд на инфраструктуру, но внезапно меняет главу направления 4 ч.
Googlebook — хорошие ноутбуки с сырой ОС: первые тесты выявили проблемы новой платформы Google 5 ч.
Google заключила 20-летний договор на закупку 702 МВт энергии топливных элементов Bloom в Вайоминге 6 ч.