Учени от Лос Аламос демонстрират нов проблем, който класическите компютри не могат да решат, но е лесен за квантови машини – напредък с ключово значение за бъдещето на изчисленията.

С бързото развитие на квантовите изчисления учените активно търсят проблеми, при които квантовите компютри показват недвусмислено изчислително предимство. В нова публикация във Physical Review Letters, екип от Националната лаборатория Лос Аламос идентифицира нов такъв проблем, като разширява ограниченото поле от задачи, по които класическите машини капитулират.

„В момента търсим Светия Граал на квантовите изчисления – проблеми, които само квантов компютър може да реши ефективно“, казва Марко Серезо, водещ изследовател. „В тази работа добавяме още един към този много кратък списък.“

Проблемът: симулация на сложна оптична верига

Изследователите се фокусират върху симулация на гаусови бозонни вериги – сложна конфигурация от полупрозрачни огледала и фазови премествачи, които оперират върху експоненциално голям брой светлинни източници. Това е физически мотивирана система, често използвана в лабораторни експерименти.

„Дори самото описание на тази система изисква колосален ресурс от класически компютър“, обяснява Диего Гарсия-Мартин, съавтор на изследването. „Но с квантов компютър успяхме да симулираме проблема ефективно.“

Теоретично и практическо значение

Изследването не само доказва, че този тип симулации са невъзможни за класически компютри в разумно време, но и показва, че те спадат към клас BQP-пълни проблеми – трудни за класически системи, но лесни за квантови. Това означава, че всеки друг подобен проблем може да се трансформира в гаусова бозонна верига и обратно, утвърждавайки важността на подхода.

Сътрудничество и принос

Откритието е резултат от мултидисциплинарна работа, вдъхновена от предишна теория за симулация на класически механични системи. Екипът се нуждаел от експерт в оптични вериги, какъвто открил в лицето на Алис Барт – студентка от Лятното училище по квантови изчисления на Лос Аламос и изследовател от ЦЕРН.

„Без нейните познания и умения тази статия нямаше да се случи“, признава Серезо. „Това доказва качеството на нашата стажантска програма.“

DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.070604

Източник: TechXplore