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.

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.

"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.