Прорив у кодуванні розкриває новий потенціал квантових обчислень із нейтральним атомом

Прорив у кодуванні дозволяє розв’язувати ширший набір програм за допомогою квантових комп’ютерів із нейтральними атомами. QuEra Computing та університетські дослідники розробили метод розширення обчислень оптимізації, можливих за допомогою квантових комп’ютерів з нейтральними атомами. Цей прорив, опублікований у PRX Quantum, долає апаратні обмеження, дозволяючи розв’язувати складніші проблеми, розширюючи застосування в таких галузях, як логістика та фармацевтика.

Компанія QuEra Computing, виробник першого та єдиного у світі загальнодоступного квантового комп’ютера з нейтральними атомами – Aquila, нещодавно оголосила, що її дослідницька група розкрила метод для виконання ширшого набору обчислень оптимізації, ніж раніше було відомо, що це можливо з використанням машин з нейтральними атомами. Висновки в статті «Квантова оптимізація з довільним зв’язком за допомогою масивів атомів Рідберга» були оприлюднені сьогодні в  PRX Quantum і є роботою дослідників QuEra та співробітників з Гарвардського та Інсбрукського університетів: Мін-Тхі Нгуєна, Джин-Гуо Лю, Джонатана Вурца , Михайло Д. Лукін, Шенг-Тао Ван і Ханнес Піхлер.

«Немає сумніву, що сьогоднішні новини допомагають QuEra швидше надавати цінність більшій кількості партнерів. Це допомагає нам наблизитися до наших цілей, а також є важливою віхою для галузі», – сказав Алекс Кіслінг, генеральний директор QuEra Computing. «Це відкриває двері для співпраці з більшою кількістю корпоративних партнерів, які можуть мати потреби в логістиці, від транспорту та роздрібної торгівлі до робототехніки та інших високотехнологічних секторів, і ми дуже раді розвивати ці можливості».

Програмовані квантові системи, такі як QuEra, пропонують унікальні можливості для тестування продуктивності різних алгоритмів квантової оптимізації. Однак для цього можуть бути обмеження, які часто встановлюються певними апаратними обмеженнями. Зокрема, власне підключення кубітів для даної платформи часто обмежує клас проблем, які можна вирішити. Наприклад, масиви атомів Рідберга природно дозволяють розв’язувати проблеми максимального незалежного набору (MIS), але власне кодування обмежено так званими графами одиничного диска.

Висновки статті значно розширюють клас проблем, які можна вирішити за допомогою масивів атомів Рідберга, долаючи обмеження вищезгаданих геометричних графіків. Тепер нові класи задач оптимізації можуть бути вирішені за допомогою машин з нейтральними атомами. До них належать максимальні незалежні набори на графах із довільною зв’язністю та задачі квадратичної необмеженої бінарної оптимізації (QUBO) із довільною або обмеженою зв’язністю.

Ця додаткова функція дозволяє використовувати програми в таких сферах, як планування логістики та фармацевтика. Наприклад, визначення найперспективніших компонентів-кандидатів для нових фармацевтичних препаратів на ранній стадії вже давно є важким завданням. Завдяки новому методу кодування QuEra стає можливою оптимізована конструкція білка. Таким чином, такі машини, як Aquila, зможуть допомогти дослідникам ефективніше визначати найкращі зразки для випробувань. Це зменшує ресурси, необхідні для отримання нових типів ліків у процесі розробки, і підвищує ймовірність схвалення. Відповідно, виробники фармацевтичних препаратів можуть отримати збільшення доходів і зниження витрат.

Таким чином, цей прорив відкриває схему використання атомних масивів Рідберга для вирішення широкого спектра задач комбінаторної оптимізації за допомогою сучасних квантових комп’ютерів.