Исследователи из Эдинбургского университета и национального суперкомпьютерного центра EPCC (Великобритания) разработали алгоритм, который даёт возможность обычным компьютерам проводить квантовые симуляции - расчёты, имитирующие работу квантовых устройств. Раньше такие задачи были под силу только самым мощным суперкомпьютерам мира. Об этом сообщается в журнале Science Advances.

По словам авторов, для запуска симуляций теперь требуется примерно 5% вычислительной мощности, которая была нужна суперкомпьютеру. Это удешевляет и упрощает эксперименты, важные для понимания ограничений современных квантовых компьютеров и проектирования более совершенных устройств.

Квантовые компьютеры в теории способны выполнять вычисления, недоступные даже передовым суперкомпьютерам, но существующие образцы малы и подвержены ошибкам. Чтобы создавать более крупные и надёжные машины, нужно моделировать их работу. Однако до сих пор такие симуляции требовали огромных вычислительных ресурсов, сосредоточенных лишь в нескольких центрах по всему миру.

Новый алгоритм впервые позволяет стандартным компьютерам выполнять так называемый гауссов бозонный сэмплинг - моделирование, предназначенное для демонстрации преимуществ квантовых устройств на основе света (фотонных квантовых компьютеров). В тестах классические компьютеры с этим алгоритмом смогли не только повторить, но и превзойти результаты некоторых современных квантовых устройств в подобных симуляциях.

Исследователи работают над масштабированием алгоритма, чтобы проводить ещё более крупные симуляции при той же вычислительной мощности. Это может позволить учёным моделировать фотонные квантовые компьютеры с беспрецедентной детализацией. В работе также участвовали специалисты из Политехнической школы Монреаля (Канада).

Руководитель исследования доктор Рауль Гарсия-Патрон Санчес отметил, что их работа значительно улучшила использование памяти, время выполнения и энергозатраты при симуляции фотонных квантовых устройств, сделав доступным то, что раньше могли позволить себе лишь несколько организаций в мире.

Источник: Phys.org