Вчера IBM объявила о прорыве в квантовых вычислениях, впервые продемонстрировав, что квантовые системы могут давать точные результаты в масштабе 100+ кубитов. Научный журнал Nature посвятил выпуск этому событию, которое также попало на обложку номера.

Исследовательская группа IBM провела эксперимент, который, по словам компании, означает, что квантовый компьютер может превзойти ведущие классические модели, обучаясь и смягчая ошибки в системе. Команда использовала квантовый процессор IBM Quantum Eagle, состоящий из 127 сверхпроводящих кубитов на чипе, для генерации больших запутанных состояний, которые моделируют динамику спинов в модели материала и точно предсказывают такие свойства, как его намагниченность.

Чтобы проверить точность этого моделирования, группа ученых из Калифорнийского университета в Беркли одновременно провела эти симуляции на передовых классических компьютерах, расположенных в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Lawrence Berkeley National Lab's National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC)) и Университете Пердью. По мере увеличения масштаба модели квантовый компьютер продолжал выдавать точные результаты с помощью передовых методов устранения ошибок. Классические методы вычислений в конце концов дали сбой и не соответствовали системе IBM Quantum.

"Это первый случай, когда квантовые компьютеры точно моделируют физическую систему в природе, превосходя ведущие классические подходы", — сказал Дарио Гил, старший вице-президент и директор IBM Research. "Для нас эта веха является значительным шагом, доказывающим, что современные квантовые компьютеры являются способными научными инструментами, которые могут быть использованы для моделирования проблем, чрезвычайно сложных — и, возможно, невозможных — для классических систем, сигнализируя о том, что мы вступаем в новую эру квантовых вычислений".

"Одной из конечных целей квантовых вычислений является моделирование компонентов материалов, которые классические компьютеры никогда не смогут эффективно смоделировать", - говорится в заявлении компании. "Моделирование таких материалов является важнейшим шагом на пути к возможности решения таких задач, как проектирование более эффективных удобрений, создание более совершенных батарей и новых лекарств. Однако современные квантовые системы по своей природе являются шумными, и в них возникает значительное количество ошибок, которые препятствуют производительности. Это связано с хрупкой природой квантовых битов или кубитов".

IBM также объявила, что ее системы IBM Quantum, работающие как в облаке, так и на местах в партнерских центрах, будут работать на базе 127 кубитовых процессорах.

Эти процессоры обеспечат доступ к вычислительной мощности, достаточно большой, чтобы превзойти классические методы для определенных приложений, а также более низкий уровень ошибок по сравнению с предыдущими квантовыми системами IBM. Такие возможности в сочетании с постоянно совершенствующимися методами устранения ошибок позволят квантовым системам IBM достичь нового порога для отрасли, который IBM называет "масштабом полезности", то есть точки, на которой квантовые компьютеры могут служить научными инструментами для изучения нового масштаба проблем, которые классические системы, возможно, никогда не смогут решить.

"По мере продвижения нашей миссии по внедрению полезных квантовых вычислений в мире мы получаем убедительные доказательства наличия краеугольных камней, необходимых для изучения совершенно нового класса вычислительных задач", - сказал Джей Гамбетта, стипендиат IBM и вице-президент IBM Quantum. "Оснащая наши системы IBM Quantum процессорами, способными работать в масштабе полезной мощности, мы приглашаем наших клиентов, партнеров и коллабораторов принести свои самые сложные проблемы, чтобы исследовать пределы современных квантовых систем и начать извлекать реальную пользу".

IBM заявила, что ее квантовые пользователи смогут решать задачи на процессорах размером более 100 кубитов. Более 2 000 участников IBM Quantum Spring Challenge имели доступ к этим процессорам общего назначения, когда они изучали динамические схемы, технологию, которая облегчает выполнение более продвинутых квантовых алгоритмов.

Рабочие группы пользователей IBM Quantum исследуют применение квантовых технологий в здравоохранении, физике высоких энергий (моделирование термоядерного синтеза), материаловедении и логистике.