Традиційні комп'ютери виявилися ефективнішими за квантові у вирішенні складних фізичних задач.
На початку цього року експерименти перевершили очікування, розширивши межі можливостей класичних обчислень. Не лише класична бінарна технологія змогла вирішити задачу, яку вважали доступною тільки для квантових комп'ютерів, але й перевершила її.
Фахівці з Центру обчислювальної квантової фізики Інституту Флатайрон у США тепер роз'яснили це новаторське відкриття, яке може сприяти більш чіткому розмежуванню між двома кардинально відмінними підходами до обчислень.
Задача полягає в моделюванні динаміки так званої моделі Ізінга з поперечним полем (TFI), яка описує вирівнювання квантових спінових станів між частинками, що розподілені по простору.
Враховуючи специфіку цієї проблеми, її розглядали як ідеальний кандидат для оцінки нинішніх обмежень квантових обчислень, які спираються на математичні принципи ймовірності існування невидимих частинок у стані невизначеності.
Незважаючи на успішний тест, наступні експерименти показали, що класичні комп'ютери також можуть впоратися з цією задачею.
Як зазначають Джозеф Тіндал та Дріс Селс з Інституту Флатайрон, це стало можливим завдяки явищу, відомому як конфайнмент. У рамках складних взаємодій між частинками виникають надзвичайно стабільні стани, які дозволяють класичним комп'ютерам ефективно моделювати ситуацію.
"Ми насправді не впроваджували жодних інноваційних технологій," зазначає Тіндал. "Ми лише об'єднали безліч концепцій у зручному та естетичному форматі, що допомогло вирішити існуючу проблему."
Конфайнмент сприяє вирішенню даної проблеми. (Люсі Рідінг-Ікканда/Фонд Сімонса) Основою дослідження стало відкриття конфайнменту в моделі TFI та застосування цього ефекту. Хоча конфайнмент не є новим явищем, до цього часу його не пов'язували з цією конкретною моделлю.
Конфайнмент утримує частинки в менших групах, обмежуючи доступну енергію та створюючи бар'єри для розповсюдження сплутаних патернів, що характерні для квантової фізики. Це схоже на розв'язування маленької частини величезної головоломки, замість того, щоб вирішувати всю.
Завдяки серії симуляцій і розрахунків дослідницька група змогла продемонструвати, що алгоритми класичних комп'ютерів можуть описати те, що відбувається в моделі TFI, при цьому ефективніше і точніше, ніж квантові комп'ютери.
"У цій системі магніти не просто хаотично переміщуються," зазначає Тіндал. "Вони насправді коливатимуться навколо свого вихідного положення, навіть протягом тривалих часових інтервалів."
Це доволі захоплююче з фізичного погляду, оскільки свідчить про те, що система перебуває у стані з чіткою структурою, а не є цілком хаотичною.
Отримані результати визначають межі того, чого можна очікувати від квантових комп'ютерів, зокрема, які завдання вони можуть виконувати, а класичні системи не здатні (тепер ми можемо викреслити це з цього списку). Однак багато з цих можливостей ще має бути реалізовано, і вчені продовжують тестувати ці системи, щоб побачити, що є можливим.
"Існує певна межа, яка розділяє можливості квантових комп'ютерів і класичних комп'ютерів", зазначає Тіндал.
"Зараз ця межа надзвичайно розмита. Я думаю, що наша робота допомагає трохи прояснити цю межу."
