Квантовые компьютеры решают «неразрешимые» задачи

Квантовые вычисления постоянно в центре внимания, но калифорнийская компания D-Wave Quantum Inc. совершила прорыв. Ее квантовый компьютер решил сложнейшую задачу, на которую у самых мощных суперкомпьютеров ушел бы миллион лет. Это может стать началом новой эры в науке и технологиях.

В отличие от классических компьютеров, использующих биты (0 и 1), квантовые вычисления основаны на кубитах. Эти единицы информации, основанные на квантовой механике, могут одновременно находиться в нескольких состояниях благодаря суперпозиции. Это позволяет квантовым компьютерам выполнять более сложные и быстрые вычисления.

Пример: программируемые спиновые стекла. Эти магнитные материалы, используемые в полупроводниках, датчиках и разработке лекарств, очень сложны. Взаимодействия между частицами в них происходят в микроскопических масштабах и трудно поддаются моделированию традиционными компьютерами. Даже суперкомпьютеры не справляются. Однако квантовые компьютеры могут изменить ситуацию.

Компьютер D-Wave использует квантовый отжиг для поиска оптимальных решений сложных задач. Он начинает с суперпозиции всех возможных решений, а затем медленно изменяет параметры системы, чтобы найти наиболее стабильное решение, соответствующее низкоэнергетическому состоянию.

Команда D-Wave смогла получить результаты всего за несколько минут, применив этот подход к проблеме программируемых спиновых стекол. Суперкомпьютеру Frontier потребовался бы миллион лет для решения этой задачи.

Это важная веха в поисках квантового превосходства — способности квантового компьютера решать задачу быстрее, чем классические компьютеры. Предыдущие демонстрации квантового превосходства часто ограничивались теоретическими экспериментами, но это достижение знаменует собой поворотный момент.

Этот прорыв может открыть путь к новым приложениям в медицине (ускорение открытия лекарств), в материаловедении (революционные открытия в области полупроводников).

Квантовые вычисления могут помочь решить мировые проблемы, такие как изменение климата, оптимизируя энергетические системы. Мы также можем увидеть прогресс в искусственном интеллекте, криптографии и оптимизации цепочек поставок.