Google официально объявила о достижении «квантового превосходства» — IBM не согласна

Сегодня Google официально объявила, что достигла т.н. «квантового превосходства». Соответствующая статья была опубликована в авторитетнейшем научном журнале Nature — и произошло это через два дня после того, как IBM выступила с опровержением данного достижения. Как такое возможно? Дело в том, что заявление Google о достижении квантового превосходства первоначально было опубликовано еще месяц назад. С тех пор со скептическими комментариями выступил автор термина «квантовое превосходство», американский физик Джон Прескилл, а позавчера IBM и вовсе оспорила успех своего конкурента (именно эти две компании наиболее активно работают над созданием квантового компьютера).

Вот как выглядит полная хронология событий. Месяц назад на сайте НАСА была опубликована, и почти сразу же удалена, научная статья сотрудников Google, в котором говорится об успешном эксперименте по достижению «квантового превосходства». Как пишут наши коллеги из N+1, «в качестве теста производительности группа Джона Мартиниса (John Martinis), руководителя направления квантовых вычислений в Google и профессора Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, выбрала весьма специальную задачу. Она состояла из выполнения известной случайной последовательности команд, считывания финального состояния кубитов в виде строки из 53 чисел по количеству элементов и повторения этой операции миллионы раз. Затем статистику получившегося распределения ответов сравнивают с ожидаемой, так как для известной последовательности инструкций ее можно вычислить». При помощи 54-кубитного процессора эта задача была выполнена за 3 мин 20 сек — тогда как на самом производительном суперкомпьютере Summit она заняла бы, как утверждает Google, 10 тысяч лет.

И хотя официального продолжения, до сегодняшнего дня, эта исчезнувшая публикация Google не получила, позавчера IBM сделала запись в своем блоге и опубликовала подробную статью на arXiv.org, в которых фактически опровергнула достижение Google. Упор при этом делается на возможностях классических компьютеров. IBM утверждает, что при помощи оптимизации (в частности, обработки информации не только в оперативной памяти, но и на гораздо более объемных жестких дисках) решение данной задачи займет не более 2.5 дней.

Но, как мы видим, сделанное IBM опровержение не только не остановило Google, но скорее раззадорило её — компания официально подтвердила достижение «квантового превосходства». В сегодняшней публикации приводятся некоторые подробности о новом квантовом процессоре — он называется Sycamore и представляет собой двухмерную решетку, на которой расположены 54 кубита, каждый из которых соединен с четырьмя соседними:

Процессор воспроизводит 2⁵³ (т.е. около 10 квадриллионов) состояний и является программируемым, причем Google подчеркивает его универсальное назначение при решении квантовых задач. Впрочем, декларируя успешную реализацию «гибридного алгоритма Шрёдингера-Фейнмана», Google ставит своей следующей целью запуск квантовых алгоритмов Гровера или Шора. Последний был выполнен на 7-кубитном квантовом компьютере IBM еще в 2001 году, поэтому вероятно речь идет о более высоком значении числа, которое в рамках данного алгоритма требуется разложить на множители.

Что касается производительности, то Google рассчитывает на её двойной экспоненциальный рост каждые несколько лет.

Google заявляет, что достигла «квантового превосходства» еще весной. Поэтому за прошедшие полгода у компании было время подумать над его практическим применением. Называются такие области как симуляция квантовой физики, квантовая химия (в частности, создание новых материалов — например, более эффективные катализаторы для производства минеральных удобрений и легкие батареи для электромобилей), а также генеративное машинное обучение. И конечно же, Google обещает открыть доступ к своим квантовым процессорам для сторонних организаций.

Напоследок стоит упомянуть еще одну свежую новость из области квантовых вычислений. Группа ученых из США, Японии и Австралии объявила об успешном создании лазерного квантового процессора, отличающего высокой масштабируемостью. При помощи разработанных научной группой кристаллов удалось привести лазерный луч сначала в сжатое состояние, а затем, при помощи набора зеркал, спекторделителей и оптических волокон, в состояние кластера (сильно запутанное множество кубитов). Текущий дизайн процессора не позволяет применять его в практических задачах, но зато обладает высокой масштабируемостью — благодаря которой эти задачи можно будет решать в будущем.