С 2019 года, когда Google впервые заявила о квантовом превосходстве, спор не утихает. Сложный квантовый алгоритм невозможно симулировать классически — остаётся лишь верить в корректность результата. А вера к науке отношения не имеет.
IBM решила закрыть этот пробел. У компании есть собственные квантовые процессоры, и она заинтересована в доказательстве их возможностей. При её поддержке вышли три работы о том, что квантовым вычислениям можно доверять.
Идея проста: раз сверить ответ с заранее известным правильным нельзя, надо проверять сам процесс вычислений — искать признаки ошибок внутри схемы, сопоставлять разные методы и повторять эксперименты на разных квантовых установках.
Модель Изинга на 74 кубитах
Процессор IBM Heron моделировал двумерную систему взаимодействующих квантовых частиц с периодическим внешним воздействием. Он обнаружил устойчивые колебания намагниченности, которые классические методы уже не считали надёжно.
Часть квантовых алгоритмов при этом явно ошибалась, другие сильно зависели от принятых упрощений. Данные проверили несколькими методами подавления ошибок и частично воспроизвели на ионных компьютерах Quantinuum — то есть на совершенно иной платформе.
Распространение информации на 56 кубитах
Классические алгоритмы дали противоречивые прогнозы, поэтому расчёт повторили на нескольких квантовых процессорах с разным характером шума. Несмотря на различия установок, скорректированные результаты совпали.
70 логических кубитов и 468 T-вентилей
T-вентили особенно трудно моделируются классически. Задачу выполнили на 97 физических кубитах: система автоматически находила циклы с ошибками и исключала их из выборки, снизив эффективную частоту ошибок примерно в десять раз.
Надёжность оценивали по контрольным измерениям, встроенным прямо в квантовую схему.
Запускать на квантовых компьютерах алгоритмы, которые можно смоделировать классически, не имеет смысла
Окончательно доказать квантовое преимущество всё ещё трудно: завтра могут появиться более эффективные классические алгоритмы для тех же задач. Но пока доверенных вычислений на квантовой платформе нет, проверять квантовое приходится квантовым.