Группа научных сотрудников из таких учреждений, как Калифорнийский технологический институт, Гарвард и Google Quantum AI, обнаружила ситуацию, в которой даже самые передовые квантовые компьютеры не могут справиться с вычислениями. Ученые продемонстрировали, что некоторые квантовые состояния материи могут представлять математические проблемы, неразрешимые даже для систем, демонстрирующих так называемое «квантовое превосходство».
Обсуждаются редкие и необычные квантовые состояния, вероятность появления которых в реальных экспериментах крайне низка. Тем не менее, их изучение помогает исследователям лучше понимать фундаментальные ограничения квантовых технологий, которые раньше считались практически безграничными в своих возможностях.
Фазы материи являются одним из важнейших разделов современной физики. В то время как классические фазы описываются моделью Ландау, где переход происходит из-за нарушения симметрии в структуре вещества, квантовые фазы выходят за рамки этой модели. Среди них – топологические фазы, обладающие уникальными математическими свойствами и способные генерировать необычные электрические токи.
Определение квантовых фаз – одна из самых сложных задач в физике. Алгоритмы, используемые для их идентификации, требуют огромного количества вычислительных ресурсов и времени, что делает их практически неэффективными для классических компьютеров. Долгое время считалось, что квантовые компьютеры смогут решить эту проблему, но новые исследования показывают обратное.
Команда физиков выполнила математический анализ, в котором квантовому компьютеру предлагалось определить фазу неизвестного квантового состояния на основе имеющихся данных. Результаты оказались неожиданными: даже при значительной вычислительной мощности выполнение таких операций требует экспоненциального увеличения времени. Чем больше дальность корреляций в исследуемом состоянии, тем сложнее и дольше становится расчет.
Исследователи подсчитали, что для некоторых квантовых фаз время, необходимое для вычислений, может измеряться миллионами или даже миллиардами лет, что делает практическое использование таких алгоритмов невозможным. Более того, аналогичные трудности возникают и при анализе классических фаз материи, что подчеркивает фундаментальный характер этой проблемы.
Несмотря на это, ученые подчеркивают, что их работа не ставит под сомнение потенциал квантовых технологий в целом. Речь идет только о крайне сложных сценариях, которые вряд ли возникнут в реальных физических системах. Однако данное открытие важно для понимания границ возможностей квантовых вычислений.
В Университете Лобачевского (Нижний Новгород) объявили о создании ИИ-системы, предназначенной для определения типов опухолей головного мозга и анализа уровня опасности для больных
________________
Подпишитесь на наш канал, ставьте лайки и пишите свои комментарии, этим вы поможете донести важную информацию до большего количества людей.