«Квантовое превосходство» смогут использовать раньше, чем ожидалось

11 январь, 2021 - 17:05

«Квантовое превосходство» смогут использовать раньше, чем ожидалось

Несмотря на значительный прогресс в области квантовых вычислений, достигнутый в последнее время, нам, возможно, еще предстоит ждать несколько лет, прежде чем появится подходящее программное и аппаратное обеспечение для решения значимых проблем на квантовых компьютерах. В ближайшем же будущем возможности квантовых компьютеров останутся весьма ограниченными, но — хорошая новость — их можно значительно улучшить с помощью программной и алгоритмической оптимизации.

Учёные из Бристольского университета и отпочковавшегося от него в 2019 году квантового стартапа Phasecraft применили новые теоретические идеи и численные эксперименты во всестороннем исследовании, выявившем лучшие стратегии и алгоритмы, способные принести реальные результаты в самом скором времени. В статье, опубликованной в Physical Review B, они демонстрируют, что оптимизированные квантовые алгоритмы смогут эффективно решать имеющие практическое значение частные случаи проблемы Ферми-Хаббарда на оборудовании, подобном Google Sycamore, которое должно стать доступным в ближайшем будущем.

Модель Ферми-Хаббарда имеет фундаментальное значение в физике сплошных сред для описания сильно коррелированных материалов и понимания механизмов высокотемпературной сверхпроводимости. Считается, что поиск базового состояния этой модели станет одним из первых практических приложений квантовых компьютеров, и уже в скором времени позволит открыть путь к пониманию и разработке инновационных материалов.

Результаты нового исследования снижают аппаратный порог для достижения квантового превосходства примерно в 10 раз. Они показывают, что оптимизации по квантовым схемам с глубиной затвора существенно меньше тысячи может быть достаточно для решения тех вариантов модели Ферми-Хаббарда, которые выходят за рамки возможностей лучших существующих суперкомпьютеров.