Компания D-Wave опубликовала исследование, демонстрирующее, что её оборудование способно эффективно моделировать динамику квантовой системы, известной как модель Изинга, значительно быстрее, чем современные классические алгоритмы. Это достижение может стать важной вехой в обсуждениях о «квантовом превосходстве», хотя авторы исследования с оговорками признают, что классические методы всё ещё имеют возможность достойно ответить.
Компания D-Wave занимает уникальное положение среди разработчиков квантовых технологий. В отличие от универсальных квантовых компьютеров таких компаний, как IBM и Google, D-Wave специализируется на решении задач оптимизации с использованием квантового отжига, стремясь найти минимальное энергетическое состояние системы. В 2023 году компания успешно продемонстрировала, что её система с 5000 кубитами описывается уравнением Шрёдингера, что в теории делает крайне сложным моделирование подобных процессов на классических компьютерах. Последнее исследование подтверждает эти теоретические выкладки на практике.
Исследователи сопоставили производительность перспективной системы Advantage 2 (обладающей улучшенной кубитной связностью и увеличенным временем когерентности) с тремя классическими методами: тензорными сетями MPS и PEPS, а также нейронной сетью, обученной предсказывать решения уравнения Шрёдингера. Исследования начались с моделирования простой 8×8 цилиндрической решётки модели Изинга, где все подходы дали схожие результаты. Однако с увеличением времени эволюции системы и усложнением её геометрии классические методы начали отставать.
Нейронная сеть показала неточности при длительном моделировании, PEPS столкнулся с трудностями при масштабировании запутанности, а MPS, несмотря на сохранение точности, потребовал бы «миллионов лет работы на суперкомпьютере Frontier». В то же время D-Wave выполнила подобные расчёты за считанные минуты.
Как и часто случается в этой сфере, вскоре появились ответные исследования. После публикации препринта D-Wave в arXiv было предложено два новых исследования классических оптимизирующих алгоритмов, частично повторяющих её результаты. Однако, по словам ведущего учёного D-Wave Эндрю Кинга, эти методы пока не охватывают самые сложные геометрии и требуют сокращения количества кубитов. В ответ компания представила тестовый чип Advantage 2 на 4000 кубитов, который уже используется в экспериментах с более масштабными системами.
«Нашу работу следует признать значимым прорывом», — заявил генеральный директор D-Wave Алан Барац, отвечая на критику. При этом в статье авторы осторожно добавляют: «Важно подтвердить, что даже при всех ограничениях классические методы не могут приблизиться к качеству решений [нашего оборудования] в разумные сроки».
Споры о «квантовом превосходстве» продолжаются, но D-Wave ориентируется на специализированные задачи. Если её аннилеры (аппаратные квантовые компьютеры) продемонстрируют устойчивое преимущество в моделировании квантовых систем, откроются новые горизонты в материаловедении, химии и машинном обучении, — в областях, где модели Изинга играют ключевую роль. Временно, гонка между квантовым и классическим подходами вступает в новый этап.
Источник: iXBT
