Некоторые могут рассматривать игры просто как развлечение, но профессор Эмануэле Далла Торре из Университета Бар-Илан в Израиле и его команда считают, что игры полезны для измерения эффективности современных коммерческих квантовых компьютеров.

В недавнем исследовании, опубликованном в Advanced Quantum Technologies , Далла Торре и двое его студентов, Мерон Шеффер и Даниэль Азсес, описывают, как они провели совместную математическую игру с различными технологиями, чтобы оценить 1) демонстрируют ли системы квантово-механические свойства и 2) как часто машины давали правильные результаты. Затем команда сравнила результаты с результатами, полученными с помощью классического компьютера .

Из протестированных технологий только Quantinuum System Model H1-1 , Powered by Honeywell, превзошла классические результаты. Далла Торре сказал, что классические компьютеры дают правильный ответ только в 87,5% случаев. H1-1 возвращал правильный ответ в 97% случаев. (Команда также протестировала игру на устаревшей System Model H0, которая набрала 85%.)

«Что мы видим в H1, так это то, что вероятность не равна 100%, поэтому это не идеальная машина, но она все еще значительно выше классического порога. Она ведет себя квантово-механически», — сказал Далла Торре.

Игра в игру

Математическая игра, в которую играли Далла Торре и его команда, требует нелокальных корреляций. Другими словами, это совместная игра, в которой части системы не могут обмениваться данными для решения задач или набора очков.

«Это совместная игра, основанная на некоторых математических правилах, и игроки получают очко, если они могут удовлетворить их все», — сказал Далла Торре. «Основная проблема заключается в том, что во время игры игроки не могут общаться между собой. Если бы они могли общаться, это было бы легко, но они не могут. Подумайте о том, чтобы построить что-то, не имея возможности разговаривать друг с другом. предел того, что вы можете сделать. Для машин в этой игре это классический порог».

Квантовые компьютеры идеально подходят для решения таких задач, поскольку они следуют квантово-механическим свойствам, допускающим нелокальные эффекты. Согласно квантовой механике, то, что находится в одном месте, может мгновенно воздействовать на что-то другое, находящееся в другом месте.

«Этот эксперимент демонстрирует, что существует нелокальный эффект, а это означает, что когда вы измеряете один из кубитов, вы на самом деле мгновенно воздействуете на другие», — сказал Далла Торре.

Меньше шума, выше производительность

Далла Торре приписывает производительность технологии Quantinuum их низкому уровню «шума».

Все коммерческие квантовые компьютеры, работающие сегодня, испытывают шум или помехи от различных источников. Устранение или подавление такого шума имеет важное значение для масштабирования технологии и создания отказоустойчивых систем. Этот принцип проектирования предотвращает каскадное распространение ошибок по всей системе и повреждение цепей.

«Шум в этом контексте просто означает несовершенство — это похоже на опечатку, — сказал Далла Торре. — Итак, квантовый компьютер выполняет вычисления и иногда дает неправильный ответ. Технический термин — NISQ, шумные квантовые вычисления промежуточного масштаба . — это общее название всех устройств, которые у нас есть сейчас. Это квантовые устройства, но они не идеальны. Они допускают некоторые ошибки».

Для доктора Брайана Нейенхейса, руководителя группы коммерческих операций в Quantinuum, такие проекты, как проект Даллы Торре, являются полезными эталонными тестами первых квантовых компьютеров, а также помогают продемонстрировать и более четко понять разницу между классическими и квантовыми вычислениями.

Увидев первоначальные результаты системы H0, он работал с Даллой Торре, чтобы снова запустить ее на модернизированной системе H1 (по-прежнему использующей только шесть кубитов).

«Из большого количества стандартных тестов мы знали, что система H1 стала для нас большим шагом вперед, но все же было приятно видеть такой четкий сигнал о том, что внесенные нами улучшения напрямую привели к повышению производительности на этом нелокальном игра », — сказал доктор Нейенхейс.

Что дальше

Далла Торре и его ученики завершили эксперимент на платформе Microsoft Azure Quantum. «Возможность выполнять такую ​​работу в облаке жизненно важна для развития квантовых экспериментов», — сказал он. «Тот факт, что я сидел в Израиле в университете Бар-Илан и мог подключаться к компьютерам и использовать их в Интернете, это что-то потрясающее».

Далла Торре и его команда хотели бы расширить такого рода исследования в будущем, особенно по мере того, как коммерческие квантовые компьютеры добавляют кубиты и уменьшают шум.