Главный автор исследования, Дэниел Лидар из Университета Южной Калифорнии (USC), возглавил команду, которая сосредоточилась на исследовании квантового отжига — процесса, при котором квантовый компьютер исследует множество вариантов одновременно с помощью кубитов, основных единиц квантовой информации. Целью было показать, что этот подход может обеспечивать лучшие результаты при масштабировании проблем, особенно когда идеальные решения не требуются.
Квантовый отжиг эффективно решает задачи, где важно найти приближенные решения в приемлемые сроки, что особенно важно для таких отраслей, как финансы, логистика и наука, где оптимальность не всегда является необходимым условием, но быстрота решения критична.
Исследование показало, что квантовый компьютер превосходит классические суперкомпьютеры в задачах, связанных с спин-стеклянными системами. Это явление возникает, когда взаимодействующие магнитные спины не могут быть легко стабилизированы, создавая сложные задачи для вычислительных систем. Используя квантовый отжиг, команда смогла ускорить нахождение решения, особенно по мере увеличения сложности задачи.
«Мы видим явное преимущество квантового подхода, особенно при увеличении размера задачи, где классические методы начинают уступать» — отметил Лидар.
Исследование показало, что квантовый отжиг может находить приближенные решения быстрее и с большей точностью, чем классические методы, благодаря своим возможностям масштабирования, когда задача становится особенно крупной.
Особое внимание уделено методу квантовой коррекции отжига, который помогает уменьшить влияние ошибок, возникающих из-за квантового шума. Это важный аспект, поскольку квантовые состояния крайне чувствительны и могут быстро разрушаться под воздействием внешних факторов. В ходе эксперимента квантовый отжиг D-Wave, используемый в исследовании, показал свою способность сохранять постоянные улучшения при увеличении масштаба задачи, обрабатывая тысячи кубитов.
Технология квантового отжига имеет огромный потенциал для использования в реальных бизнес-приложениях. Уже сейчас крупные корпорации рассматривают квантовые системы как способ ускорить процессы оптимизации, такие как:
- управление цепочками поставок,
- планирование производства,
- проектирование портфелей.
В таких случаях ускорение процесса вычислений может привести к существенной экономии ресурсов, что важно для конкуренции в условиях быстрых изменений на рынке.
Хотя квантовые компьютеры все еще сталкиваются с проблемами в плане стоимости и надежности, их потенциал огромен. Исследования показывают, что квантовый отжиг будет постоянно совершенствоваться, а улучшения в аппаратной части помогут делать вычисления еще более точными и быстрыми.
«Это только начало, и мы ожидаем, что будущие разработки позволят решать все более сложные задачи в реальном времени», — отметил Лидар.
Прорыв в квантовом отжиге, о котором идет речь в статье, доказал, что квантовые технологии могут иметь практическое значение для множества промышленных приложений. Это открывает новые перспективы для оптимизации в таких областях, как логистика, финансовый анализ, а также для решения задач в научных исследованиях.
Со временем такие технологии могут быть внедрены в широкие коммерческие и промышленные процессы, значительно увеличив их эффективность. На данный момент квантовые вычисления продолжают совершенствоваться, и каждое новое исследование приближает нас к реальной интеграции этих мощных систем в нашу повседневную жизнь.
Исследование было опубликовано в Physical Review Letters.
Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
