Ученые смогли решить “невозможную“ задачу на обычном компьютере

Исследователи из США заявили, что смогли решить сложную квантовую задачу с помощью классического компьютера. Ранее считалось, что подобные вычисления возможны только на квантовых машинах, сообщает ScienceAlert.

Речь идет о моделировании так называемых спиновых стекол — особого состояния материи, где магнитные моменты (спины) атомов "замораживаются" в случайных направлениях. В отличие от обычных магнитов, здесь нет единого упорядоченного направления, а структура напоминает расположение молекул в обычном стекле. Такие системы имеют квантовую природу и находятся в состоянии суперпозиции.

В прошлом году подобное моделирование выполнили на квантовом компьютере D-Wave Advantage2. Тогда это назвали прорывом, который якобы был недостижимым для классических компьютеров.

ВАС ЗАИНТЕРЕСУЕТ

Квантовый компьютер впервые научили самовосстанавливаться во время вычислений

Однако теперь американские физики из Института Flatiron получили подобные результаты с помощью специально настроенной классической системы. Ключевым элементом стали новые алгоритмы сжатия данных, которые позволили эффективнее работать с огромными объемами математических расчетов. Результаты исследования опубликовали в журнале Science.

Для этого команда использовала так называемые тензорные сети — метод, который помогает выделять важнейшие связи в квантовой системе и отбрасывать избыточную информацию. Исследователи сравнивают этот процесс со сжатием файлов в формате zip.

"Именно это очень мощное сжатие может быть очень эффективным, но это достаточно сложный математический объект", — объяснил физик Джозеф Тиндалл.

Тензорные сети соединили с алгоритмом "распространения убеждений", который используется для получения информации из моделирования. По словам ученых, этот подход значительно дешевле других методов и позволяет выполнять часть вычислений даже на обычном ноутбуке.

ВАС ЗАИНТЕРЕСУЕТ

"Квантовые гонки" обостряются: Китай сокращает отставание от США до "наносекунд"

"Это немного более приблизительный метод, чем некоторые другие, но он намного дешевле, и мы можем непосредственно применять его ко многим сложным проблемам", — отметил физик Майлз Стауденмайр.

Команда смоделировала несколько типов спинового стекла, в частности с цилиндрическими, кубическими и алмазными решетками. По словам авторов работы, результаты оказались не хуже, а в отдельных случаях даже лучше тех, что демонстрировали квантовые компьютеры. Для самых сложных моделей исследователи использовали мощный чипсет и видеокарту, однако система оставалась классическим компьютером без квантовых компонентов.

Ученые отмечают, что исследование не ставит под сомнение перспективы квантовых вычислений. Наоборот, оно помогает понять, в каких задачах квантовые машины действительно имеют преимущество над классическими системами.

Кроме того, классические компьютеры могут использоваться для проверки и поддержки квантовых алгоритмов. Исследователи считают, что это поможет ускорить развитие обоих направлений.

Недавно внутренняя модель искусственного интеллекта общего назначения от компании OpenAI автономно решила и опровергла давнюю геометрическую гипотезу Пола Эрдеша о проблеме единичных расстояний на плоскости, которую математики изучали почти 80 лет.