Od kilku lat komputery kwantowe uważane są za kolejną generację sprzętu, która zrewolucjonizuje rynek dzięki znacznie większym możliwościom obliczeniowym. Ich rozwój napotyka jednak na bariery, jak konieczność chłodzenia w ekstremalnie niskich temperaturach czy spory margines błędów. Co więcej, zgodnie z nową teorią naukowców z New York University klasyczne komputery mogą czasami przewyższać komputery kwantowe dzięki nowym algorytmom, co podważa pogląd, że kwant zawsze zwycięży.
Badacze odkryli, że klasyczne komputery mogą w pewnych okolicznościach dotrzymać kroku komputerom kwantowym, a nawet je przewyższyć. Wystarczy przyjąć nową metodę algorytmiczną, by klasyczne komputery uzyskały wzrost szybkości i dokładności, co może oznaczać, że nadal mają przed sobą świetlaną przyszłość.
Klasyczny komputer kontra kwantowy
Wielu ekspertów uważa, że obliczenia kwantowe stanowią zmianę paradygmatu w stosunku do obliczeń klasycznych. Dzieje się tak przede wszystkim dlatego, że, jak wiadomo, klasyczne komputery przetwarzają informacje przy użyciu bitów cyfrowych (0 i 1), podczas gdy komputery kwantowe używają bitów kwantowych (kubitów) do przechowywania informacji o wartościach z zakresu od 0 do 1. Zdolność ta umożliwia komputerom kwantowym przetwarzanie i przechowywanie informacji w kubitach oraz pozwala algorytmom kwantowym osiągać lepsze wyniki od klasycznych odpowiedników.
Czytaj więcej
Obok Regetti, IBM i Google’a komputer kwantowy najnowszej generacji w Kalifornii buduje także Amazon. Powstają też inicjatywy rządowe w celu wspier...
Jednocześnie komputery kwantowe są delikatne i podatne na utratę informacji. Co więcej, nawet jeśli informacja zostanie zachowana, przekształcenie jej w klasyczną informację niezbędną do praktycznych obliczeń nie jest łatwe.
Klasyczne komputery nie mają problemów z utratą i przekazem informacji, co zdarza się w przypadku komputerów kwantowych. Ponadto można zaprojektować klasyczne algorytmy tak, aby wykorzystać te wyzwania i stymulować tradycyjny komputer przy użyciu znacznie mniejszych zasobów, niż wcześniej sądzono — wyjaśnia zespół naukowców w artykule opublikowanym w PRX Quantum.
Wyniki badania wskazują, że klasyczne komputery mogą wykonywać szybsze i dokładniejsze obliczenia niż najnowocześniejsze komputery kwantowe. Tego przełomu dokonano dzięki algorytmowi, który przechowuje tylko część informacji przechowywanych w stanie kwantowym – i to w ilości wystarczającej do dokładnego obliczenia wyniku.
Czytaj więcej
Baterie kwantowe wraz z innowacyjnymi metodami ładowania to krok naprzód w technologii akumulatorów, z wyższą wydajnością i nowymi sposobami zastos...
- Ta praca pokazuje, że istnieje wiele potencjalnych dróg ulepszenia obliczeń, obejmujących zarówno podejście klasyczne, jak i kwantowe – wyjaśnia Dries Sels, adiunkt na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Nowojorskiego i jeden z autorów artykułu. - Co więcej, nasza praca pokazuje, jak trudno jest osiągnąć przewagę kwantową za pomocą podatnego na błędy komputera kwantowego – dodaje.
Jak kompresowanie zdjęcia
W tym celu Sels i jego współpracownicy skupili się na sieci tensorowej, która jak uważają, dokładnie odzwierciedla interakcje między kubitami. Praca z tymi sieciami była trudna, ale najnowsze postępy w tej dziedzinie umożliwiają obecnie optymalizację tych sieci przy użyciu narzędzi zapożyczonych z wnioskowania statystycznego.
Sceptycy zauważają jednocześnie, że nowa metoda skupia się tylko na najważniejszych informacjach i ignoruje resztę. Z kolei naukowcy porównują ją do kompresowania zdjęcia do pliku JPEG. Podobnie jak kompresja zdjęcia zmniejsza rozmiar pliku, nie czyniąc go niezrozumiałym. W tym celu ich technika upraszcza problem obliczeń kwantowych, tak aby zwykły komputer mógł sobie z nim poradzić wydajniej.
- Wybór różnych struktur sieci tensorowej odpowiada wyborowi różnych form kompresji, na przykład różnych formatów obrazu – mówi Joseph Tindall z Flatiron Institute, który kierował projektem. - Z sukcesem opracowujemy narzędzia do pracy z szeroką gamą różnych sieci tensorowych. Ta praca to odzwierciedla i jesteśmy pewni, że wkrótce jeszcze bardziej podniesiemy poprzeczkę w zakresie obliczeń kwantowych — dodaje, cytowany przez Interesting Engineering .
