Секрет квантовых вычислений заключается в негативности
Квантовые компьютеры обладают огромным потенциалом для применения в самых разных областях, от разработки лекарств до кибербезопасности. Однако выяснить, что именно обеспечит квантовым компьютерам преимущество перед обычными «классическими» компьютерами, — задача непростая. Новое теоретическое исследование, проведенное исследователями из Кавендишской лаборатории, показывает, что сделать квантовые компьютеры более мощными сложнее, чем предполагалось ранее, и в то же время дает наиболее ясное представление о том, что на самом деле заставляет их работать.
Исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, помогает определить точные квантовые состояния, которые действительно полезны для квантовых вычислений. Оно также расширяет набор квантовых вычислений, которые, как известно, легко выполняются классическими компьютерами, а это значит, что квантовым устройствам предстоит преодолеть более высокую планку, чтобы продемонстрировать преимущество.
В основе квантовых вычислений лежит своего рода «магия». Квантовые компьютеры обычно работают с квантовыми битами, или кубитами: частицами, такими как электроны или атомы, которые могут существовать в двух состояниях одновременно. Для выполнения алгоритмов, превосходящих любой классический компьютер, эти кубиты должны быть подготовлены в специальных начальных конфигурациях, известных как «магические состояния». Эти состояния выступают в качестве вычислительного топлива: без них квантовый компьютер ничем не лучше обычной машины.
Но новое исследование расширяет понимание учёными того, что не все «магические» состояния одинаковы. Многие состояния, которые кажутся «магическими» и ранее считались полезными, на самом деле не дают никакого квантового преимущества.
Выявив этот класс бесполезных «магических» состояний, команда пересматривает границу между вычислениями, требующими квантового компьютера, и теми, которые всё ещё могут быть выполнены классическим способом.
«Мы показываем, что магия необходима, но недостаточна для раскрытия всей мощи квантовых компьютеров», — сказал доктор Дэвид Арвидссон-Шукур из лаборатории Hitachi в Кавендишской лаборатории. «Если квантовое состояние не магическое, вы не можете получить квантовое преимущество. Но наличие одной лишь магии не гарантирует её наличия. Картина гораздо сложнее и интереснее».
Методика Дирака уточняет тест
Чтобы определить, какие квантовые состояния обладают тем, что команда классифицирует как «полезную» магию, а какие — «бесполезной», исследователи обратились к математической модели, разработанной в Кембридже в 1945 году Полем Дираком, физиком, стоящим за релятивистским квантовым уравнением, предсказавшим существование антиматерии. Работая в колледже Святого Иоанна, Дирак независимо установил распределение, аналогичное тому, которое было предложено десятилетием ранее Джоном Кирквудом из Массачусетского технологического института, и расширил эту идею, создав математическую модель для его использования. Это распределение стало известно как распределение Кирквуда-Дирака.
Модель включает в себя концепцию, которая звучит парадоксально: отрицательные вероятности, которые команда использовала для формулирования задачи квантовых вычислений. И точно так же, как Дирак когда-то утверждал, что отрицательное решение уравнения следует воспринимать серьезно (теория, которая в конечном итоге привела к открытию антиматерии), команда показывает, что появление отрицательных значений в распределении Кирквуда-Дирака является значимым сигналом.
Когда это распределение остается полностью положительным (или нулевым) на протяжении всего вычисления для заданного входного квантового состояния, классический компьютер может с легкостью моделировать квантовые вычисления. Когда оно принимает отрицательные значения, классическое моделирование становится экспоненциально сложнее, и может существовать подлинное квантовое преимущество.
«По сути, мы добавляем новый ингредиент в волшебную смесь: отрицательность Кирквуда-Дирака», — сказал Дж. Дж. Тио, ведущий автор исследования и аспирант в группе профессора Криспина Барнса в Кавендишской лаборатории и колледже Сент-Джонс, где работал Дирак. «Идея основана на вероятностях — например, на вероятности выпадения орла при подбрасывании монеты, — но с изюминкой: они могут быть отрицательными. И эти отрицательные «вероятности» необходимы для того, чтобы квантовый компьютер превзошел свой классический аналог».
«Это распределение обеспечивает более строгую и точную основу для определения того, какие квантовые состояния могут быть эффективно смоделированы классическими компьютерами».
Чтобы продемонстрировать свою теорию, Тио вместе со своим коллегой Риши Гоэлем разработал программу классического моделирования, работающую на стандартном ноутбуке и выполняющую вычисления, которые ранее считались необходимыми для квантовых компьютеров. Результатом стало прямое доказательство того, что классический рубеж гораздо шире, чем предполагалось ранее.
Эти результаты важны, поскольку правительства и частные компании по всему миру инвестируют миллиарды фунтов стерлингов в квантовые вычисления. Тем не менее, до сих пор существует реальная научная неопределенность относительно того, когда квантовые компьютеры превзойдут классические машины в задачах, имеющих практическое значение.
Расширяя границы возможностей классических компьютеров, команда из Кембриджа помогает установить более четкий и строгий порог для определения истинного квантового преимущества. «Без такой фундаментальной работы мы никогда не узнаем, достигло ли квантовое устройство чего-то действительно выходящего за рамки возможностей классических компьютеров», — сказал Арвидссон-Шукур.
Команда надеется, что результаты помогут как в разработке квантового программного обеспечения, так и в создании «магических состояний», что остается одной из главных инженерных задач при создании крупномасштабных квантовых компьютеров.
«Чем лучше мы сможем идентифицировать эти полезные магические состояния, тем лучше мы сможем их создавать и применять», — сказала доктор Николь Юнгер Хальперн, научный сотрудник Объединенного центра квантовой информации и компьютерных наук (Мэриленд, США). «Некоторые из нас годами предполагали, что отрицательность Кирквуда-Дирака может помочь в достижении этой цели, и я рада, что группа наконец-то дала утвердительный ответ».
Эта новая работа приближает нас на шаг к полному пониманию того, что дает квантовым компьютерам их потенциал, — вопрос, который, несмотря на десятилетия исследований, остается открытым.
Источник
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
Отправить донат на поддержку проекта "Аномальные новости"
Меню
Архив материалов
Проекты наших читателей
Контакты исследователей
Подписка на новости
Проекты
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
Новости
26.02.2002 - 05.07.2002
05.08.2002 - 23.10.2002 (562)
24.10.2002 - 17.01.2003 (585)
20.01.2003 - 07.04.2003 (709)
08.04.2003 - 01.08.2003 (709)
04.08.2003 - 18.11.2003 (763)
19.11.2003 - 31.03.2004 (721)
01.04.2004 - 13.08.2004 (825)
16.08.2004 - 22.11.2004 (782)
23.11.2004 - 28.03.2005 (756)
29.03.2005 - 29.07.2005 (807)
30.08.2005 - 02.12.2005 (927)
05.12.2005 - 21.04.2006 (912)
24.04.2006 - 23.10.2006 (999)
24.10.2006 - 03.05.2007 (999)
04.05.2007 - 28.01.2008 (999)
29.01.2008 - 12.01.2009 (999)
13.01.2009 - 07.07.2009 (966)
22.08.2009 - 21.01.2010 (996)
22.01.2010 - 22.06.2010 (1000)
23.06.2010 - 14.01.2011 (1042)
17.01.2011 - 31.05.2011 (1008)
01.06.2011 - 03.11.2011 (1003)
07.11.2011 - 16.03.2012 (996)
19.03.2012 - 09.06.2012 (1009)
13.06.2012 - 07.09.2012 (988)
10.09.2012 - 19.11.2012 (1004)
20.11.2012 - 14.01.2013 (1015)
15.01.2013 - 22.02.2013 (1000)
23.02.2013 - 08.04.2013 (991)
09.04.2013 - 31.05.2013 (1015)
01.06.2013 - 18.07.2013 (992)
19.07.2013 - 03.09.2013 (1014)
04.09.2013 - 20.10.2013 (1001)
21.10.2013 - 02.12.2013 (1001)
03.12.2013 - 18.01.2014 (997)
19.01.2014 - 07.03.2014 (994)
08.03.2014 - 24.04.2014 (1000)
25.04.2014 - 18.06.2014 (1005)
19.06.2014 - 15.08.2014 (1019)
16.08.2014 - 07.10.2014 (1006)
08.10.2014 - 16.11.2014 (995)
17.11.2014 - 25.12.2014 (1004)
26.12.2014 - 09.02.2015 (989)
10.02.2015 - 20.03.2015 (998)
21.03.2015 - 22.04.2015 (1001)
23.04.2015 - 29.05.2015 (997)
29.05.2015 - 30.06.2015 (995)
30.06.2015 - 29.07.2015 (990)
29.07.2015 - 26.08.2015 (998)
27.08.2015 - 24.09.2015 (988)
25.09.2015 - 22.10.2015 (991)
23.10.2015 - 18.11.2015 (1000)
18.11.2015 - 16.12.2015 (990)
17.12.2015 - 23.01.2016 (1000)
24.01.2016 - 25.02.2016 (1000)
26.02.2016 - 24.03.2016 (1000)
24.03.2016 - 16.04.2016 (990)
17.04.2016 - 19.05.2016 (999)
20.05.2016 - 22.06.2016 (993)
23.06.2016 - 01.08.2016 (995)
02.08.2016 - 12.09.2016 (990)
13.09.2016 - 25.10.2016 (989)
26.10.2016 - 05.12.2016 (995)
06.12.2016 - 15.01.2017 (995)
16.01.2017 - 23.02.2017 (990)
24.02.2017 - 03.04.2017 (994)
04.04.2017 - 18.05.2017 (1000)
19.05.2017 - 05.07.2017 (1000)
06.07.2017 - 24.08.2017 (1000)
25.08.2017 - 06.10.2017 (991)
07.10.2017 - 15.11.2017 (990)
16.11.2017 - 24.12.2017 (1000)
25.12.2017 - 04.02.2018 (990)
05.02.2018 - 17.03.2018 (1000)
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - 03.07.2019 (1000)
04.07.2019 - 11.08.2019 (1000)
12.08.2019 - 16.09.2019 (990)
17.09.2019 - 26.10.2019 (1000)
27.10.2019 - 12.12.2019 (1000)
13.12.2019 - 25.01.2020 (1000)
26.01.2020 - 06.03.2020 (990)
07.03.2020 - 16.04.2020 (1010)
17.04.2020 - 19.05.2020 (1000)
20.05.2020 - 25.06.2020 (990)
26.06.2020 - 04.08.2020 (995)
05.08.2020 - 16.09.2020 (1005)
17.09.2020 - 26.10.2020 (990)
27.10.2020 - 27.11.2020 (990)
28.11.2020 - 07.01.2021 (990)
08.01.2021 - 15.02.2021 (1000)
16.02.2021 - 31.03.2021 (1000)
01.04.2021 - 12.05.2021 (1000)
13.05.2021 - 14.06.2021 (990)
15.06.2021 - 26.07.2021 (980)
27.07.2021 - 31.08.2021 (990)
01.09.2021 - 07.10.2021 (1000)
08.09.2021 - 07.11.2021 (1000)
08.11.2021 - 10.12.2021 (1000)
11.12.2021 - 24.01.2022 (990)
25.01.2022 - 04.03.2022 (1000)
05.03.2022 - 10.04.2022 (990)
11.04.2022 - 17.05.2022 (1000)
18.05.2022 - 23.06.2022 (980)
24.06.2022 - 31.07.2022 (990)
01.08.2022 - 13.09.2022 (990)
14.09.2022 - 21.10.2022 (990)
22.10.2022 - 29.11.2022 (1000)
30.11.2022 - 22.01.2023 (1000)
23.01.2023 - 02.03.2023 (990)
03.03.2023 - 21.04.2023 (1000)
22.04.2023 - 13.06.2023 (990)
14.06.2023 - 02.08.2023 (1000)
03.08.2023 - 21.09.2023 (1000)
22.09.2023 - 06.11.2023 (990)
07.11.2023 - 24.12.2023 (990)
25.12.2023 - 18.02.2024 (1000)
19.02.2024 - 05.04.2024 (990)
06.04.2024 - 25.05.2024 (1000)
26.05.2024 - 26.07.2024 (1000)
26.07.2024 - 25.08.2024 (990)
26.08.2024 - 28.09.2024 (980)
29.09.2024 - 01.11.2024 (1000)
02.11.2024 - 02.12.2024 (980)
03.12.2024 - 08.01.2025 (990)
09.01.2025 - 09.02.2025 (1000)
10.02.2025 - 20.03.2025 (1000)
21.03.2025 - 03.05.2025 (990)
04.05.2025 - 19.06.2025 (990)
20.06.2025 - 07.08.2025 (990)
08.08.2025 - 26.09.2025 (1000)
27.09.2025 - 15.11.2025 (1000)
16.11.2025 - 09.01.2026 (1000)
10.01.2026 - 03.03.2026 (1000)
04.03.2026 - 22.04.2026 (1000)
23.04.2026 - 04.06.2026 (990)
05.06.2026 - 25.07.2026 (1000)
26.07.2026 - 13.09.2026 (1000)
14.09.2026 - ...
Статьи
Статьи: раздел 1 (1024)
Статьи: раздел 2 (1006)
Статьи: раздел 3 (1000)
Статьи: раздел 4 (1044)
Статьи: раздел 5 (1001)
Статьи: раздел 6 (1000)
Статьи: раздел 7 (1000)
Статьи: раздел 8 (1013)
Статьи: раздел 9 (1000)
Статьи: раздел 10 (1000)
Статьи: раздел 11 (329)
Статьи: раздел 12 (1000)
Статьи: раздел 13 (730)
Лента новостей

Всплеск паранормальной активности в Великобритании

Действительно ли истина где-то рядом

Живописная британская призрачная деревня

Метеорит из Сахары оказался обломком Марса

Метод обнаружения внеземных цивилизаций

Мне страшно жить в собственном доме

Мона Лиза, возможно, полысела

Новые сведения о загадочном НЛО

Оборотни, секретные сделки и НЛО

Пугающая встреча лайнера с НЛО

Семья 12 лет жила в страхе из-за летающих предметов

Сообщения о наблюдениях НЛО по всей Британии

Странный случай наблюдения НЛО над Лос-Анджелесом

США разработают технологию варп-путешествий

Тела пришельцев и яйцеобразный НЛО

Умер исследователь Алексей Комогорцев

Человечество уже обречено

Я умер после укуса осы и увидел что там

Я умею унюхать мысли

Явные сверхъестественные приметы в природе

А вы когда-нибудь видели призрака

Агенты ФБР сообщили о появлении НЛО

Все случаи наблюдения НЛО в Дербишире

Демократы готовятся перехватить инициативу по НЛО

Загадочное свечение заметили в Минске

Загадочные объекты в районе Плимута

Как пережить Зомби-апокалипсис

Карта всех сообщений об НЛО в Большом Манчестере

Компания Neuralink подключила ИИ Grok к мозгу человека

Нашли механизм разрыва пространства и времени

НЛО вызывают обеспокоенность Пентагона

Новую планету нашли за Плутоном

Оценили угрозу хэллоуинских огненных шаров

Пентагон упоминает крупный черный треугольник

Случаи наблюдения НЛО в графстве Лестершир

Случай в Лох-Рейвене классифицирован как неопознанный

Тайна жизни после смерти становится более загадочной

Уфолог нашел вход на инопланетную базу

Уфо-подкастера опоили и похитили военные

Четыре лучших места для высадки людей на Луну

Как подготовить участок к установке памятника

Астронавт уверен в существовании инопланетян

Вице-президент США и секретные материалы

Вход в подземную инопланетную базу в Канаде

Гоблина сняли в Аргентине

Двое пилотов были крайне озадачены

Документальный сериал Абрамса о реальных НЛО

Замаскированный НЛО размером с Луну на Солнце

Золотистый гриб нашли на Меркурии

Наблюдения черных треугольников в Великобритании

НЛО могут скрываться в наших океанах

Новое шоу раскрывает главные загадки Шотландии

Пилоты сообщили о наблюдении НЛО в форме таблетки

Призракология. Как прошлое влияет на настоящее

Сенсационные заявления информатора об НЛО

Скандал в сфере раскрытия информации об НЛО

Сыщики обвиняются в колдовстве и чародействе

Федеральные агенты сообщили о НЛО

Что летает в нашем небе

Что такое родной край

Штаты с высоким уровнем паранормальной активности

Помощь в получении справки о несудимости. Оформление от 1 дня в 2026 году

Независимый отзыв о Stop-Scam. Стоит ли обращаться за возвратом средств

Два пилота в США заметили НЛО

Наблюдение загадочного летающего треугольника

Над военными базами замечены черные треугольники

Над Огайо замечен НЛО в форме таблетки

Над секретными военными базами были замечены НЛО

Некоторые НЛО могут исчезать бесследно

НЛО летел со скоростью истребителя и без звука

НЛО, способный развивать скорость истребителя

Новые рассекреченные материалы об НЛО

Обладает ли ИИ сознанием и чувствует ли боль

Оборотни и безмолвный черный треугольник

Охотник из Вайоминга столкнулся с НЛО

Пилоты заметили над Огайо огромный НЛО

Процесс раскрытия информации об НЛО в мировом масштабе

Свидетельства об НЛО на острове Каталина

Сообщения о таинственном черном объекте

Ученые проанализировали ряд загадочных свидетельств

Федеральные агенты отслеживали бесшумный НЛО

Черный треугольный НЛО бесшумно завис в воздухе

Чилийские рыбаки столкнулись с легендарным криптидом

Возле школы в Шотландии заметили жуткого клоуна

Жители Дмитрова заметили в небе НЛО

Загадочные явления вблизи калифорнийского острова

Истории о призраках, оживших мертвецах и духах

Конференция по вопросам инопланетян в Парампе

Многолетнее сокрытие информации об НЛО

Нашли обугленные остатки Ноева ковчега

НЛО вновь привлекает внимание к давней загадке Розуэлла

Откуда на Земле взялась вода

Пилоты сняли НЛО в форме таблетки

Подводные загадки, которые веками ставили в тупик

Подрядчик Пентагона смоделировал характеристики НЛО

Призрак замечен в британском фермерском доме

Процесс раскрытия информации об НЛО может остановиться

Сокрытие информации об НЛО

Сообщения об НЛО намеренно дискредитировали

Спутники-телохранители для защиты от атак на орбите

Странные рисунки предполагаемых пришельцев

Треугольный объект завис прямо над моим автомобилем

Экзопланеты, которые должны были погибнуть

Бесшумный полет черного треугольного НЛО

Военные водолазы обнаружили место падения НЛО

Демократы ликвидируют комитеты по изучению НЛО

Диск из обломков планет нашли у белого карлика

Конгрессмен ищет видеозаписи с нордиками

Может ли ваш мозг заставить вас увидеть призраков

НЛО в школе Ариэль. 62 ребенка и 32-летняя загадка

Пентагон рассекретил новую порцию документов об НЛО

Поиски реальных мест с привидениями

Работа земного термостата изменилась в эпоху Пангеи

Роль комет в возникновении жизни на Земле

Самолет едва не столкнулся с НЛО

Свидетельство бойскаутов о НЛО над Каталиной

Слитки орихалка из мифа об Атлантиде

Тайна НЛО в Розуэлле обретает новый поворот

Увиденное мной - просто невероятно

Хэллоуин переплетается с историями о привидениях

Черные треугольники могут представлять угрозу

Что на самом деле происходило на острове Эпштейна

Эскизы предполагаемых инопланетных существ

Агенты ФБР стали свидетелями бесшумного НЛО

Викторианский спиритизм и монетизация

Военные базы США готовятся к сценарию Конца света

Гигантский гриб из лесов Китая

Городской совет хочет знать о паранормальных явлениях

Действительно ли истина где-то там

Документы об НЛО указывают на потенциальную угрозу

Дьявол использует технологии в битве за наши души

Загадочные светящиеся сферы в небе над Орегоном

Инопланетные тела и яйцеобразный аппарат

Истинный потенциал человечества сдерживается

Мозг переключается между реальностями 15 раз в секунду

НЛО замечен над секретным военным объектом США

Пугающие свидетельства о семифутовых оборотнях

Руководство по вопросам экологического алармизма

Умные телевизоры следят за пользователями

Услышьте первозданный голос Амелии Эрхарт

Федеральные агенты заметили треугольный НЛО

Фото ФБР вызвали споры о треугольном НЛО

Явления на Аляске по-прежнему вызывают интерес

Пять заблуждений о спорах с медицинскими организациями

Почему необходима регулярная дезинфекция в аптеках

Топ сервисов для работы маркетолога

Агенты ФБР стали свидетелями бесшумного НЛО

Врачи удалили из глаз корейца 11 живых червей

Документы об НЛО вблизи военных объектов США

Загадочные НЛО над секретным объектом в США

Законодатели начинают закрытые переговоры об НЛО

Инопланетяне размером с ребенка и яйцеобразный НЛО

Наблюдение НЛО профессором с Сардинии

НЛО перемещаются в полной акустической тишине

Новые документы поднимают вопрос о фу-файтерах

Пентагон публикует седьмую подборку документов

Правда о загадочном существе на границе США

Представители администрации Трампа - инопланетяне

Призыв к сбору более качественных данных об НЛО

Решение загадки НЛО от ученого

Случай наблюдения НЛО химиком из Индианы

Случай с треугольным НЛО, замеченным агентами ФБР

Сообщение агентов ФБР о беззвучном треугольном объекте

Странных гуманоидных существ заметили в Испании

Черный треугольник над секретным объектом в США

Что новые документы говорят о черных НЛО

Как продать золотые часы в Москве

Обучение английскому языку. Четкая стратегия, индивидуальный подход и практика

Виды пришельцев, которых чаще всего встречают

Вновь всплывает свидетельство об обломках НЛО в Розуэлле

Встречи с оборотнями и порталы в иной мир

Выключение слежки на ТВ не остановит телеметрию

Высокопоставленные военные наблюдатели

Загадочные случаи наблюдения НЛО у острова Каталина

Загадочные черные треугольники замечены над США

ИИ-агенты начали делать то, о чём их не просили

Как получить доступ к глубоким аспектам реальности

Моряки описывают исчезновение и появление НЛО

Наблюдения НЛО в форме черных треугольников

Насильственная смерть связана с быстрой реинкарнацией

НЛО над секретными военными базами США

Пентагон обнародовал новые материалы об НЛО

Покрывающие Мальту колеи связали с Античностью

Полиция США получит летающий электромобиль

Полковник, который руководил первым расследованием НЛО

Представители власти хотят знать об НЛО

Наверх
Яндекс.Метрика