Недавно исследователь из USC доказал это в статье, опубликованной в Physical Review Letters.

Суть в том, что квантовый отжиг — особая форма квантовых вычислений — справляется лучше лучших классических алгоритмов, когда нужно найти почти идеальное решение сложной задачи.

Как работает алгоритм

• Квантовый отжиг ищет состояния с минимальной энергией в квантовых системах — они соответствуют оптимальным или близким к ним решениям.
• Ученые годами пытались доказать, что с ростом сложности задачи преимущество квантовых методов увеличивается. Но раньше речь шла о точных решениях, а теперь — о приближенных, что куда практичнее.

Почему исследование имеет значение

В реальном мире часто не нужен идеальный ответ — достаточно решения на 1% хуже, но зато быстро. Например, при составлении инвестиционного портфеля важно просто обыграть рынок, а не найти абсолютный максимум.

Эксперимент провели на квантовом процессоре D-Wave Advantage в USC. Главная проблема таких систем — шум, который мешает добиться преимущества. Ученые подавили ошибки с помощью квантовой коррекции отжига (QAC), создав 1300 логических кубитов. Это позволило обойти лучший классический алгоритм (PT-ICM).

Исследователи тестировали  «время до эпсилон» — за сколько каждая система находит решение, близкое к оптимальному. В фокусе были двумерные спиновые стекла — сложные задачи из физики, похожие на хаотичные магнитные системы.

Что предстоит в дальнейшем

• Увеличить сложность задач.
• Применить метод в реальных оптимизациях.
• Улучшить подавление ошибок.

Как говорит Дэниел Лидар, ведущий автор исследования:

Это открывает новые пути для квантовых алгоритмов там, где почти идеальное решение — уже победа.

Практическая ценность — квантовый отжиг теперь доказано полезен для приближенной оптимизации, а это огромный пласт задач:

• Логистика (построение маршрутов).
• Финансы (портфельные стратегии).
• ИИ (обучение нейросетей).

Теоретический прорыв — впервые показано, что подавление шума в квантовых системах реально усиливает их преимущество. Это мост к более стабильным квантовым вычислениям.

Индустриальный эффект — компании, зависящие от оптимизации (например, авиаперевозки или фармацевтика), могут получить сверхбыстрые решения без гигантских затрат на классические суперкомпьютеры.

Ранее ученые сообщили, что квантовый процессор Zuchongzhi-3 уложил суперкомпьютеры на лопатки.