IBM довела перевагу квантових комп’ютерів над класичними

У компанії IBM теоретично і практично довели неминучість квантового переваги. Докази наведені на базовому рівні, тому масштаб вирішуваних завдань не важливий. Як показали в компанії, навіть елементарні квантові ланцюга здатні вирішувати завдання, недоступні класичним комп’ютерам, і це тільки перші кроки.

Попередні докази квантового переваги, наприклад, оскаржене багатьма доказ компанії Google, спиралися на виконання певних складних розрахунків. У IBM не стали йти цим шляхом, поставивши перед собою мету залізно (в прямому і переносному сенсі) довести перевагу деяких базових принципів квантових систем. Спочатку вони зробили це теоретично, а потім підтвердили вірність рішення практичних експериментом.

Для проведення експерименту в IBM взяли завдання визначення більшості з трьох значень. Для вирішення цього завдання була створена класична електронна схема з одним логічним елементом з двома входами і одним регістром (бітом) для зберігання проміжних результатів. Аналогічна за призначенням і реалізації квантова схема спиралася на чотири кубіта, три з яких кодували вхідний сигнал, а четвертий кубіт зберігав проміжний результат.

На вхід кожної схеми подавалися дані, результати зчитувалися після обробки. Якщо на вхід подавалося більше половини нулів, ніж одиниць, то схема повинна була повернути 0. Якщо одиниць було більше, схема повинна була повернути 1. Класична електронна схема з 0 і 1 повертала правильний результат не кожен раз. При підключенні до неї генератора випадкових чисел і багаторазовому повторенні експерименту схема видавала правильну відповідь в 87,5% випадків через помилки і аналогової природи відбуваються в ній фізичних процесів.

Квантовий комп’ютер IBM навіть в сучасному «галасливому» стані кубітів правильно вирішував завдання в 93% випадків. Ідеальна квантова система з повною відсутністю помилок правильно вирішувала б цю задачу в 100% випадків або, простіше — вона завжди видавала б правильний результат на відміну від класичного комп’ютера.

Звіт про виконану роботу фахівці IBM надали в журналі Nature Physics. Наведені дані доводять, що квантове перевагу — це не міф. По крайней мере, для вирішення завдань з обмеженими умовами. Джерело