Квантовите изчисления са обявени за технология, която може да надмине класическите компютри както по отношение на скоростта, така и по отношение на използването на паметта, което може да открие пътя към прогнозирането на физични явления, които досега не са били възможни.

Мнозина смятат, че появата на квантовите изчисления бележи промяна на парадигмата спрямо класическите или конвенционалните изчисления. Конвенционалните компютри обработват информация под формата на цифрови битове (0 и 1), докато квантовите компютри използват квантови битове (кюбити) за съхраняване на квантова информация в стойности между 0 и 1.

При определени условия тази способност да се обработва и съхранява информация в кюбити може да се използва за проектиране на квантови алгоритми, които драстично превъзхождат класическите си аналози. Забележително е, че способността на квантите да съхраняват информация в стойности между 0 и 1 затруднява класическите компютри да емулират перфектно квантовите.

Въпреки това квантовите компютри са капризни и имат склонност да губят информация. Нещо повече, дори ако загубата на информация може да бъде избегната, е трудно тя да бъде трансформирана в класическа информация - която е необходима за получаване на полезно изчисление.

Класическите компютри не страдат от нито един от тези два проблема. Нещо повече, умело разработените класически алгоритми могат допълнително да използват двойните предизвикателства на загубата на информация и транслацията, за да имитират квантов компютър с много по-малко ресурси, отколкото се смяташе досега - както наскоро бе съобщено в научна статия в списание PRX Quantum.

Резултатите на учените показват, че класическите компютри могат да бъдат преконфигурирани така, че да извършват по-бързи и по-точни изчисления от най-съвременните квантови компютри.

Този пробив е постигнат с алгоритъм, който запазва само част от информацията, съхранена в квантовото състояние - и то достатъчно, за да може да се изчисли точно крайният резултат.

"Тази работа показва, че има много потенциални пътища за подобряване на изчисленията, които обхващат както класически, така и квантови подходи", обяснява Дрис Селс, доцент във Физическия факултет на Нюйоркския университет и един от авторите на статията. "Освен това нашата работа подчертава колко трудно е да се постигне квантово предимство с предразположен към грешки квантов компютър."

В търсене на начини за оптимизиране на класическите изчисления Селс и колегите му от фондация "Саймънс" се фокусират върху вид тензорна мрежа, която вярно представя взаимодействията между кюбитите. Тези видове мрежи са известни с това, че с тях е трудно да се работи, но последните постижения в областта вече позволяват тези мрежи да бъдат оптимизирани с инструменти, заимствани от статистическия извод.

Авторите сравняват работата на алгоритъма с компресирането на изображение в JPEG файл, което позволява да се съхраняват големи изображения, като се използва по-малко място чрез премахване на информация с едва забележима загуба на качество на изображението.

"Изборът на различни структури за тензорната мрежа съответства на избора на различни форми на компресия, като различни формати за вашето изображение", казва Джоузеф Тиндал от Института Flatiron, който ръководи проекта. "Успешно разработваме инструменти за работа с широк спектър от различни тензорни мрежи. Тази работа отразява това и сме уверени, че скоро ще вдигнем летвата за квантовите изчисления още повече."

Снимка: Unsplash/PRX Quantum (2024). DOI: 10.1103/PRXQuantum.5.010308

Виж още: Мобилните игри изкарват повече от РС и конзолните, взети заедно