Физики решили задачу, решаемую исключительно квантовыми методами, используя обычный ноутбук

Применив алгоритм 1980-х годов к математическим структурам, известным как тензорные сети, исследователи из Института Флатирон показали, что классические компьютеры могут решать класс задач, которые ранее считались требующими квантовых компьютеров.

Задача, которая когда-то считалась требующей квантового компьютера, теперь решена на ноутбуке.

Используя передовые математические методы и сложное программное обеспечение, физики из Центра вычислительной квантовой физики (CCQ) Института Флатирон при Фонде Саймонса и их коллеги из Бостонского университета показали, что обычный компьютер может успешно моделировать чрезвычайно сложную квантовую систему, которая ранее считалась недоступной для классических вычислений.

Их прорыв демонстрирует, что умные алгоритмы могут значительно расширить возможности традиционных компьютеров, открывая новые пути для изучения квантовой динамики и потенциально предлагая мощный новый подход к решению сложных задач оптимизации. Результаты исследований опубликованы в журнале Science.

Почему кубиты превосходят возможности компьютеров
Задача заключалась в моделировании квантовой системы, состоящей из сотен взаимодействующих «кубитов» — квантового аналога битов, используемых классическими компьютерами, — расположенных в квадратных, кубических или алмазных решетках. Классические биты могут быть либо 0, либо 1, в то время как кубиты могут существовать в суперпозициях нескольких значений. Эта особенность делает их поведение особенно сложным для моделирования традиционными компьютерами.

В статье, опубликованной в марте 2025 года в журнале Science, группа исследователей в области квантовых вычислений сообщила, что им удалось рассчитать поведение особенно сложной системы кубитов с помощью квантового компьютера. Они также утверждали, что классический компьютер не сможет воспроизвести этот результат.

«Всякий раз, когда мы [в CCQ] видим подобные заявления, мы всегда немного скептически относимся к ним», — говорит Джозеф Тиндалл, научный сотрудник CCQ и первый автор новой статьи в Science. «Например, „Вы это пробовали? Вы то пробовали?“»

Для исследователей CCQ это утверждение стало наглядным способом проверить свои собственные методы. Проблема послужила возможностью «протестировать» свои инструменты, говорит соавтор исследования и научный сотрудник CCQ Майлз Стоуденмайр. «Мы могли бы выбрать какую-нибудь более произвольную цель, — говорит Стоуденмайр. — Но мы подумали: „Почему бы не выбрать эту, с которой связано такое громкое утверждение?“»