Исследователи из Центра вычислительной квантовой физики Института Флэтайрон (CCQ) обнаружили, что классический компьютер превзошёл квантовый в решении сложной задачи. Их работа, опубликованная в журнале Physical Review Letters, продемонстрировала интересное явление, известное как «ограничение», которое сделало решение значительно более доступным для классических вычислительных систем.
Задача заключалась в моделировании двумерной системы маленьких магнитов, которые способны менять своё направление и создавать сложные взаимодействия. Обычно квантовые компьютеры более эффективны для таких симуляций благодаря использованию кубитов, которые могут одновременно представлять несколько состояний, что значительно увеличивает вычислительную мощность. Тем не менее квантовые технологии всё ещё находятся на начальной стадии развития, и исследователи ищут подходящие области применения для них.
В июне 2023 года команда IBM сообщила, что их квантовый компьютер успешно справился с задачей, связанной с изменением направлений магнитов, утверждая, что классические компьютеры не могут решить её из-за сложности быстрого «запутывания» — квантового явления, при котором состояния частиц становятся взаимозависимыми.
Узнав о достижении IBM, Джозеф Тиндалл из CCQ решил попытаться решить эту задачу с помощью классического компьютера. Вместе с командой он работал над усовершенствованными алгоритмами для классических методов решения квантовых задач.
Тиндалл смог решить проблему всего за две недели с помощью обычного классического компьютера. Он объяснил, что команда использовала не передовые технологии, а комбинировала уже существующие идеи, создав эффективное решение на основе качественного программного обеспечения и продуманных математических подходов.
Тиндалл и его коллега Дрис Селс из Нью-Йоркского университета хотели разобраться, почему их классическое решение оказалось таким эффективным. Они обнаружили, что поведение системы соответствует концепции «ограничения». Это явление предполагает, что лишь небольшие группы частиц могут изменять своё состояние из-за ограниченной энергии, что препятствует возникновению масштабного запутывания.
«Чтобы лучше понять это явление, представьте систему, в которой все маленькие магниты изначально ориентированы в одном направлении. При воздействии слабого магнитного поля некоторые из них начинают вращаться, и эти вращения могут повлиять на соседние магниты. В открытой системе такие взаимодействия быстро приводят к запутыванию», — рассказали ученые.
Однако в замкнутой системе с ограниченной энергией одновременно могут изменяться только небольшие группы магнитов. Это естественное ограничение удерживает запутывание под контролем и упрощает решение задачи для классических компьютеров. Исследования показали, что в этой системе магниты колеблются вокруг своих первоначальных состояний даже в течение длительного времени, не теряя устойчивости.
Источник: knowridge.com
Источник
