IBM пополнила трекер квантового превосходства тремя проверяемыми результатами
IBM в четверг объявила о трёх новых записях в своём трекере квантового превосходства, каждая демонстрирует превосходство квантового компьютера над классическим, но использует свой подход к устранению ошибок и проверке достоверности результата. Джей Гамбетта из IBM в разговоре с изданием Ars Technica сформулировал суть проблемы так: доверенные вычисления не имеют значения, пока результат можно перепроверить классическим моделированием, но становятся принципиально важны именно тогда, когда классическое моделирование уже невозможно.
Проблема, которую решают эти три результата, глубже, чем кажется на первый взгляд. Для ряда алгоритмов математически доказано, что квантовый компьютер способен выдать результат, на получение которого классическому компьютеру потребовалось бы неприемлемо много времени. Но сегодняшние квантовые компьютеры либо не могут запустить такие алгоритмы целиком, либо запускают лишь их упрощённые версии, с которыми справляется и классическая машина. Из-за этого перед областью встал сложный вопрос: можно ли продемонстрировать реальное преимущество квантовых вычислений на сегодняшнем шумном, ограниченном по возможностям оборудовании.
Если результат в принципе недостижим для обычных компьютеров, его невозможно и перепроверить обычным способом. А поскольку современные квантовые компьютеры подвержены ошибкам, получить неверный результат вполне реально. Есть и другая ловушка: в отсутствие математического доказательства возможностей конкретного квантового устройства не исключено, что более эффективный классический алгоритм со временем догонит и обгонит квантовое железо, так уже случалось в ряде громких случаев, когда оптимизированные классические алгоритмы резко сокращали заявленное превосходство и возвращали классические компьютеры вровень с квантовыми. Ещё одна трудность, верификация: если квантовый компьютер формирует статистическую картину, многократно прогоняя вариации одного и того же набора операций, систематическая ошибка может незаметно исказить результат, и классический компьютер не сможет это проверить.
По словам издания, ни один из трёх новых результатов пока не имеет непосредственного практического применения, но они указывают на то, что область движется в правильном направлении.
Ключевые факты
- IBM в четверг добавила три новые записи в свой трекер квантового превосходства
- Каждая из трёх записей использует свой подход к устранению ошибок и проверке достоверности квантового результата
- Джей Гамбетта (IBM): доверенные вычисления не важны, пока результат можно проверить классическим моделированием, но критически важны, когда проверить его классически уже нельзя
- Ранее в ряде громких случаев оптимизированные классические алгоритмы резко сокращали заявленное квантовое превосходство
- Ни один из трёх новых результатов пока не имеет непосредственного практического применения
Почему это важно
Квантовые вычисления годами страдают от одной и той же уязвимости: демонстрации превосходства над классическими компьютерами либо оказывались недоказуемыми (нет математической гарантии, что более умный классический алгоритм не догонит квантовый), либо непроверяемыми (результат недостижим для обычного компьютера, а значит, и сверить его не с чем). Три новые записи в трекере IBM, это попытка закрыть именно вторую проблему: показать не просто быстрый результат, а результат, в правильности которого можно убедиться, даже когда классическое моделирование уже бессильно.
Кому это важно
В первую очередь тем, кто работает над самими квантовыми вычислениями и оценивает прогресс отрасли: исследователям квантовых алгоритмов, инженерам, разрабатывающим методы коррекции ошибок, и компаниям, которые следят за тем, насколько заявления о квантовом превосходстве выдерживают проверку. Значение для более широкой аудитории, индикаторное: это ещё один пункт в истории о том, сокращается ли разрыв между обещаниями квантовых вычислений и тем, что реально можно продемонстрировать и доказать.
Как это применить
Практического применения у этих трёх результатов пока нет, источник прямо говорит, что ни один из них не является непосредственно полезным. Ценность в другом: сами методы проверки достоверности (доверенные вычисления в условиях, когда классическая сверка недоступна), это инструментарий, который в перспективе можно будет переиспользовать для оценки будущих, уже практически значимых квантовых результатов.
Можно ли доверять
Материал Ars Technica содержит прямую цитату Джея Гамбетты из IBM, но не раскрывает, какие именно три подхода к коррекции ошибок использованы в новых записях трекера, не называет конкретную дату четверга и не приводит характеристики оборудования (число кубитов, названия процессоров) или конкретный классический алгоритм для сравнения. Источник также не уточняет, какая именно из прежних заявок на квантовое превосходство, по его словам, обладает потенциальной практической пользой.
Риски и подводные камни
Сама история квантовых вычислений, это история завышенных ожиданий: источник напоминает, что в ряде громких случаев более эффективные классические алгоритмы впоследствии резко сокращали заявленное квантовое превосходство и возвращали классические компьютеры вровень с квантовыми. Верификация остаётся уязвимым местом: если квантовый компьютер многократно прогоняет вариации одного и того же набора операций, систематическая (а не случайная) ошибка способна незаметно исказить статистический результат так, что классическая проверка её не поймает.
«Доверенные вычисления не имеют значения, когда можно провести классическое моделирование. Доверенные вычисления, когда классическое моделирование невозможно, вот что действительно важно.»
— Джей Гамбетта, IBM