Quantinuum: H2-1: Квантовый компьютер побил рекорд, превзойдя достижения Google

Недавно созданный квантовый компьютер компании Quantinuum установил новый мировой рекорд, превзойдя производительность машины Google Sycamore в 100 раз. Используя 56-кубитный компьютер H2-1, ученые провели ряд экспериментов для оценки производительности и качества используемых кубитов. Результаты исследований были опубликованы 4 июня в базе данных arXiv.

Для демонстрации возможностей квантового компьютера специалисты Quantinuum использовали известный алгоритм, измеряющий уровень шума и погрешностей кубитов. Квантовые компьютеры могут выполнять вычисления параллельно благодаря законам квантовой механики и запутанности кубитов, что позволяет им мгновенно влиять друг на друга. В отличие от этого, классические компьютеры работают последовательно.

Увеличение количества кубитов в системе экспоненциально увеличивает мощность машины. Ученые прогнозируют, что в будущем квантовые компьютеры смогут выполнять сложные вычисления за секунды, тогда как классическому суперкомпьютеру понадобятся тысячи лет. Достижение момента, когда квантовые компьютеры превзойдут классические, известно как «квантовое превосходство». Однако для этого потребуется квантовый компьютер с миллионами кубитов, так как они подвержены ошибкам и требуют множества кубитов для их исправления. Поэтому многие исследователи сосредотачиваются на создании более надежных кубитов.

Команда Quantinuum тестировала точность вывода H2-1 с помощью линейного эталона кросс-энтропии (cross entropy benchmark, XEB), который оценивает результаты по шкале от 0 (все результаты ошибочны) до 1 (безошибочные результаты). В 2019 году Google проверила свой квантовый компьютер Sycamore с помощью XEB и продемонстрировала, что он может выполнить вычисление за 200 секунд, что заняло бы у самого мощного суперкомпьютера того времени 10 000 лет. Тогда Sycamore достигла результата XEB около 0.002 с 53 кубитами.

В новом исследовании ученые Quantinuum, сотрудничая с JPMorgan, Caltech и Аргоннской национальной лабораторией, достигли XEB результата примерно 0.35, что означает, что квантовый компьютер H2-1 может производить результаты без ошибок 35% времени.

Ранее Quantinuum сотрудничала с Microsoft для демонстрации «логических кубитов» с уровнем ошибок в 800 раз ниже, чем у физических кубитов. В исследовании , опубликованном в апреле, ученые показали, что могут проводить эксперименты с логическими кубитами с уровнем ошибок 1 на 100 000, что значительно лучше, чем 1 на 100 у физических кубитов.

Эти результаты показывают, что полные преимущества квантовых компьютеров с устойчивостью к ошибкам могут быть достигнуты раньше, чем ожидалось изначально.