Ученые нашли задачу, которую не сможет решить даже квантовый компьютер
shedevrum.ai
Исследователи из Калифорнийского технологического института, Гарвардского университета и подразделения Google Quantum AI выявили сценарий, при котором даже самые мощные квантовые компьютеры не могут справиться с определенными задачами. Как сообщает New-Science.ru, ученые доказали, что некоторые квантовые фазы материи невозможно разрешить, даже если система обладает «квантовым превосходством».
Речь идет о редких экзотических квантовых состояниях, вероятность наблюдения которых в реальных экспериментах крайне мала. Тем не менее, изучение этих состояний помогает понять ограничения квантовых технологий, которые недавно считались практически безграничными.
Квантовые фазы материи — важный аспект современной физики. В отличие от классических фаз, которые описываются через модель Ландау, где переходы происходят при нарушении симметрии, квантовые фазы обладают уникальными свойствами, включая топологические фазы, которые могут создавать необычные электрические токи.
Проблема идентификации квантовых фаз — одна из самых сложных в физике. Алгоритмы для их распознавания требуют значительных вычислительных ресурсов, что делает их непригодными для классических компьютеров. Ранее считалось, что квантовые компьютеры смогут решить эту задачу, однако новое исследование показало обратное.
В ходе исследования квантовому компьютеру было предложено определить фазу неизвестного квантового состояния, используя набор данных. Результаты эксперимента удивили ученых: даже с огромной вычислительной мощностью операции требуют экспоненциально увеличивающегося времени. Чем больше дальность корреляций в исследуемом состоянии, тем сложнее и дольше выполняются вычисления.
По расчетам ученых, для некоторых квантовых фаз время вычислений может составить миллионы или даже миллиарды лет, что исключает практическое применение таких алгоритмов. Проблемы аналогичного рода возникают и при анализе классических фаз материи, что указывает на их фундаментальный характер.
Несмотря на это, ученые подчеркивают, что открытие не уменьшает потенциал квантовых технологий. Это касается лишь крайне сложных сценариев, которые маловероятно возникнут в реальных физических системах. Тем не менее, это открытие важно для понимания пределов возможностей квантовых вычислений.
