Вчені виявили обмеження сучасних квантових обчислень через ефект «забування»

Міжнародна група дослідників, що складається з вчених з провідних університетів Європи, виявила важливе обмеження в сучасних квантових обчисленнях, яке вони охрестили ефектом «забування». Це відкриття, опубліковане у шанованому науковому журналі Nature Physics, має значні наслідки для подальшого розвитку квантових технологій.

Згідно з результатами дослідження, накопичення квантового шуму накладає сувору межу на кількість операцій, які квантовий комп'ютер може виконати послідовно без втрати даних. Це означає, що навіть у найсучасніших квантових системах, які здатні виконувати складні обчислення, існують обмеження, пов'язані з впливом зовнішнього шуму.

Вчені порівнюють роботу квантової схеми з ланцюгом доміно: у ідеальному випадку кожна фішка повинна впасти точно за графіком, проте в реальності кубіти, які є квантовими бітами, піддаються постійному зовнішньому впливу — шуму. Використовуючи складний математичний аналіз, команда дослідників змогла відстежити, як цей шум поширюється через квантову схему.

Результати їхнього дослідження показали, що у глибоких зашумлених схемах лише останні кілька кроків насправді впливають на кінцевий результат. Усі попередні обчислення фактично стираються або стають неважливими під тиском накопичених помилок. Це відкриття має критичне значення для інженерії, адже воно пояснює, чому просте збільшення кількості кроків (глибини схеми) не призводить до підвищення продуктивності квантових комп'ютерів.

Незважаючи на свою складність, сучасні квантові машини часто поводяться як набагато простіші «поверхневі» системи. Це відкриття також вказує на ілюзорність успіхів у навчанні зашумлених схем: вони можуть здаватися слухняними лише тому, що шум уже знизив їхню ефективну складність до рівня, який можна відтворити навіть на звичайних класичних комп'ютерах.

Автори роботи підкреслюють, що подальший прогрес у галузі квантових технологій залежить не від кількості кубітів чи кроків, а від радикального зниження рівня шуму. Без подолання цього бар'єру квантові машини залишатимуться обмеженими у розв'язанні задач, які недоступні для традиційних комп'ютерних систем. Це відкриття ставить під сумнів багато з тих надій, які покладаються на квантові обчислення, і вказує на необхідність нових підходів у цій галузі.