Суперкомпьютер смог решить неразрешимую задачу

Кажется, компания Google только что смогла совершить настоящий переворот в компьютерной науке. Используя программное обеспечение квантового компьютера под названием Sycamore, представитель Google заявили о «квантовом превосходстве» над самыми мощными суперкомпьютерами в мире, по причине того, что именно с помощью Sycamore у них получилось решить проблему, которая долгое время считалась практически невозможной для решения на обычных компьютерах.

Обычные компьютеры выполняют вычисления, используя «биты» информации, которые, подобно переключателям включения и выключения, могут существовать только в двух состояниях: 1 или 0. Квантовые компьютеры, в свою очередь, используют квантовые биты, или так называемые «кубиты», которые могут существовать сразу в двух состояниях: в 1 и 0 одновременно. Столь невероятное следствие квантовой механики называется состоянием суперпозиции и является определяющим качеством превосходства квантового компьютера над обычным.

Так, как сообщает портал livescience.com, пара битов может хранить только одну из четырех возможных комбинаций состояний (00, 01, 10 или 11) в любой момент времени. Пара кубитов может хранить все четыре комбинации в одно и то же время из-за того, что каждый кубит представляет оба значения (0 и 1) одновременно. Если вы добавляете больше кубитов, мощность вашего компьютера растет экспоненциально: три кубита хранят восемь комбинаций, четыре кубита хранят 16 и так далее. Новый компьютер Google с 53 кубитами может хранить 253 значения, или более 10 квадриллионов комбинаций. Это число становится еще более впечатляющим, когда появляется еще одно фундаментальное и столь же странное свойство квантовой механики — запутанные состояния.

Если попробовать получить пару фотонов одновременно, то выяснится, что созданные фотоны окажутся связанными между собой. Если измерить спин одного них и получить положительный или отрицательный его заряд, то станет ясно, что спин второго фотона имеет прямо противоположное значение. Вместе с тем, во время нахождения кванта в свободном состоянии и без какого-либо стороннего наблюдателя, заряд кванта находится в двух состояниях одновременно, вращаясь по часовой стрелке и против нее в одно и то же время. Как только рядом с квантом появляется наблюдатель, способный измерить состояние частицы, квант неожиданно приобретает уникальную способность выбора своего состояния, превращаясь в положительно или отрицательно заряженную частицу.

Альберт Эйнштейн описал это явление как “жуткое действие на расстоянии”, при котором частицы, которые взаимодействовали между собой в какой-то определенный момент времени, могут запутаться. Таким образом, измерение состояния одной частицы позволяет сразу же узнать заряд другой, связанной с первой частицы, независимо от расстояния между ними. В том случае, если кубиты квантового компьютера также оказываются запутаны, все они могут быть измерены одновременно.

Команда исследователей во главе с физиком-экспериментатором из Калифорнийского университета Джоном Мартинисом создала уникальную задачу для проверки работоспособности главного компьютера компании Google. Для того, чтобы решить поставленную задачу, обычной машине Тьюринга потребовались бы целых 10000 лет, в то время как квантовый компьютер смог завершить сложное вычисление всего лишь за 200 секунд.

Источник