Исследователи создали проверку, где предел возможностей классической машины можно заранее доказать математически. Квантовый компьютер Quantinuum H2 этот предел превысил.

У квантовых компьютеров давно есть странная проблема: чем мощнее они становятся, тем труднее доказать, что они действительно работают лучше обычных.

Если квантовая машина выдаёт ответ за минуты, а классическому суперкомпьютеру для проверки понадобятся годы, возникает очевидный вопрос: откуда мы вообще знаем, что ответ правильный?

Теперь исследователи предложили способ обойти эту проблему. Они создали специальный тест, в котором максимальный результат классического компьютера можно вычислить заранее и строго доказать математически. Затем проверили задачу на квантовой системе Quantinuum H2.

Квантовый компьютер вышел за установленный предел. Причём по мере усложнения задачи его преимущество росло. Результаты опубликованы в Nature Communications.

Почему это необычный результат

Новости о «квантовом превосходстве» появляются уже не первый год. Но у многих таких экспериментов есть слабое место: учёные показывают, что квантовая машина выполняет задачу быстрее известных классических алгоритмов.

Проблема в слове «известных». Нельзя полностью исключить, что завтра кто-нибудь придумает более эффективный классический алгоритм.

В новом тесте ситуация другая. Исследователи заранее знают, насколько хорошо в принципе может справиться классическая машина. Этот предел зависит не от мощности процессора и не от качества программы, а от самой математики задачи.

И именно этот предел квантовый компьютер превысил.

Что именно сделал квантовый компьютер

В основе эксперимента лежит специальная задача, связанная с обработкой информации. Классический компьютер получает ограниченный набор данных и должен по нему угадать правильный ответ.

Квантовая система получает информацию в другой форме — в виде квантового состояния, которое может одновременно содержать несколько вариантов. Благодаря этому машина использует возможности суперпозиции, недоступные обычным компьютерам.

Исследователи провели тысячи вычислений на системе Quantinuum H2 и использовали конфигурации размером до 55 кубитов. Несмотря на ошибки и шум реального оборудования, квантовая машина стабильно показывала результат выше классического предела.

Авторы работы называют это экспериментальным подтверждением нарушения так называемой классичности — ситуации, когда поведение системы уже нельзя воспроизвести обычным классическим способом.

Обычные компьютеры от этого не стали хуже

Речь не идёт о том, что квантовый компьютер теперь способен решать любые задачи, с которыми не справляются обычные машины.

Тест специально разработан так, чтобы проявить фундаментальную разницу между классической и квантовой обработкой информации. Для браузеров, баз данных, офисных программ и большинства привычных вычислений классические компьютеры по-прежнему остаются намного удобнее.

Но новый эксперимент важен по другой причине. Учёные получили способ показать преимущество квантовой машины без необходимости заставлять обычный суперкомпьютер годами перепроверять её ответ.

Иными словами, теперь можно заранее провести черту, за которую классическая машина не должна выходить, — и посмотреть, сможет ли квантовая система её пересечь.

Quantinuum H2 пересёк.