Google Quantum AI обедини вероятностните вълни с теорията на кодовете

Нов алгоритъм, разработен от учените, за първи път убедително демонстрира квантовото превъзходство.

Квантовите алгоритми отдавна се смятат за обещаващи, но на практика предимството им пред класическите методи рядко се оказва убедително. Всеки път, когато се съобщаваше за пробив, класическите алгоритми бързо настигаха квантовите решения. Но един нов алгоритъм, предложен от изследователите на Google Quantum AI, може да се окаже изключение.

Изследователите представиха Decoded Quantum Interferometry (DQI) – квантов алгоритъм, за който твърдят, че решава задачите за оптимизация по-бързо от всички известни класически методи. Досега никой не е успял да докаже обратното. Акцентът на алгоритъма е върху намирането на най-доброто решение сред много варианти, което е особено важно за области като кодиране на данните и криптографията. Проблемът, който той решава, наподобява намирането на математическа функция, която преминава през дадени точки, но с ограничение за сложността на тази функция. Подобни проблеми се срещат в най-различни области, които изискват точност при прехвърлянето на информация.

Работата по алгоритъма започва не с търсене на конкретен проблем, а с изучаване на фундаменталните свойства на квантовите изчисления. Един от авторите на изследването, Стивън Джордан, забелязал, че квантовата физика позволява възможните решения да се представят като вълни, при което височината на вълните съответства на тяхната вероятност. Това довело до идеята да се използва квантовото преобразуване на Фурие за определяне на най-добрите варианти. По пътя към практическата реализация обаче възниква препятствие: как да се определи коя вълна всъщност носи правилния отговор?

Отговорът се оказа в старите методи за кодиране на данните. Изследователите установиха, че процесът на избор на най-доброто решение наподобява процеса на корекция на грешките в кодовете, използвани за защита на информацията при предаване. Тази област е добре изучена в компютърните науки, а разработените преди десетилетия методи са помогнали за адаптирането на новия квантов алгоритъм.

Досега никой не е открил класически метод, който да може да се конкурира с DQI. Това превръща алгоритъма в рядък случай, в който квантовите изчисления действително осигуряват осезаемо предимство. Въпреки че технологията на квантовите компютри все още не е на ниво, на което алгоритъмът може да бъде напълно тестван в реални условия, интересът към него вече е голям. Експертите засега доста предпазливо оценяват откритието, като отбелязват, че класическите алгоритми често настигат квантовите след известно време. Но дори и това да се случи, разработването на DQI може да доведе до нови идеи както в квантовите, така и в класическите компютри.

Въпреки скептицизма, свързан с повечето твърдения за квантово превъзходство, много експерти смятат алгоритъма за пробив. Гил Калай, известен критик на квантовите изчисления, признава, че появата на всеки нов квантов алгоритъм, който може да заобиколи класическите методи, е важно развитие. Евин Танг, известен с разработването на класически алгоритми, които могат да се конкурират с квантовите алгоритми, заяви, че DQI може да бъде стимул за намиране на нови решения в класическото програмиране.

Остава основният въпрос: дали класическите изчисления някога ще настигнат DQI, или този алгоритъм ще остане в историята като едно от първите убедителни доказателства за реално квантово превъзходство? Отговорът все още не е известен, но едно е сигурно: квантовата надпревара започва.