«Миллионы лет против минут»: D-Wave впервые смоделировала динамику квантовой системы Изинга быстрее суперкомпьютеров

13.03.2025 09:55:00 | iXBT.com

Компания D-Wave представила исследование, в котором её оборудование эффективно моделирует динамику квантовой системы — модели Изинга — значительно быстрее современных классических алгоритмов. Работа может стать новым этапом в спорах о «квантовом превосходстве», хотя авторы осторожно отмечают, что классические методы ещё способны ответить на вызов.

D-Wave занимает особое место среди разработчиков квантовых технологий. В отличие от универсальных квантовых компьютеров IBM или Google, её продукты решают задачи оптимизации через квантовый отжиг, находя минимальное энергетическое состояние системы. В 2023 году компания продемонстрировала, что её 5000-кубитная система описывается уравнением Шрёдингера, что теоретически делает моделирование таких процессов на классических компьютерах экстремально сложным. Новое исследование подтверждает это на практике.

Источник: D-Wave

Учёные сравнили производительность перспективной системы Advantage 2 (с улучшенной связностью кубитов и увеличенным временем когерентности) с тремя классическими методами: тензорными сетями MPS и PEPS, а также нейросетью, обученной предсказывать решения уравнения Шрёдингера. Тестирование началось с простой 8×8 цилиндрической решётки модели Изинга, где все подходы показали схожие результаты. Однако при увеличении времени эволюции системы и усложнении геометрии классические методы начали отставать.

Нейросеть давала неточности при длительном моделировании, PEPS не справлялся с масштабированием запутанности, а MPS, хотя и сохранял точность, потребовал бы «миллионов лет на суперкомпьютере Frontier для решения самых сложных задач». D-Wave выполнила расчёты за минуты.

Однако, как часто бывает в этой области, уже появились ответные работы. После публикации препринта статьи D-Wave в arXiv два новых исследования предложили оптимизированные классические алгоритмы, частично воспроизводящие её результаты. По словам Эндрю Кинга, ведущего учёного D-Wave, эти методы пока не охватывают самые сложные геометрии и требуют сокращения числа кубитов. Компания, в свою очередь, представила тестовый чип Advantage 2 с 4000 кубитов, на котором уже проводятся эксперименты с ещё более масштабными системами.

«Нашу работу стоит признать значимым прорывом», — заявил CEO D-Wave Алан Барац, отвечая на скепсис критиков. При этом в статье авторы осторожно отмечают: «Важно подтвердить, что даже с учётом ограничений классические методы не могут приблизиться к качеству решений [нашего оборудования] в разумные сроки».

Споры о «квантовом превосходстве» продолжаются, но D-Wave делает ставку на специализированные задачи. Если её аннилеры (аппаратные квантовые компьютеры) докажут устойчивое преимущество в моделировании квантовых систем, то это откроет новые возможности в материаловедении, химии и машинном обучении — областях, где модели Изинга играют ключевую роль. Пока же гонка между квантовым и классическим подходами вступает в очередной раунд.

Подробнее