Внезапный вызов квантовому превосходству. Физики из Центра вычислительной квантовой физики Института Флатирон при Фонде Саймонса вместе с коллегами из Бостонского университета доказали, что задача, которую прежде считали неподвластной классическим компьютерам, поддаётся симуляции на обычной машине — и даже на ноутбуке.
Спор начался в марте 2025 года, когда группа исследователей опубликовала в журнале Science революционное заявление: им удалось смоделировать поведение сложной квантовой системы на квантовом компьютере, и это якобы невозможно повторить классическими средствами. Джозеф Тиндалл, учёный из Флатирона, услышав такое утверждение, скептически приподнял бровь. Он и его коллеги решили проверить, действительно ли задача неразрешима.
В центре исследования — моделирование систем из сотен взаимодействующих кубитов, расположенных в квадратных, кубических и других регулярных решётках. Именно эту задачу оппоненты назвали невозможной для классических вычислений — якобы потребуются десятки тысяч лет непрерывного расчёта.
Решение нашлось в тензорных сетях — математическом инструменте, который буквально «сжимает» огромную волновую функцию квантовой системы, как архив ZIP сжимает файлы. Это радикально сокращает объём информации, которую нужно обрабатывать. Тиндалл выполнил первичные расчёты на ноутбуке, используя библиотеку ITensor, разработанную его же коллегами в Центре. Результат поразил: задача, над которой квантовый компьютер работал часами, классический ноутбук решил за 30 минут. На некоторых ноутбуках расчёты заняли до двух часов и требовали всего 40 мегабайт оперативной памяти — это меньше, чем объём простого видео в социальных сетях.
Ключевой приём — адаптированный алгоритм распространения доверия (belief propagation), восходящий к 1980-м годам. Тиндалл и его команда переделали этот старый метод под квантовые системы, сумев извлечь из него потенциал, который никто не видел десятилетиями. Подход дешевле и быстрее альтернативных методов, хоть и немного менее точен — но приемлемо точен для практических задач.
Что особенно впечатляет: результаты совпали не только с теоретическими прогнозами, но и с данными, полученными на реальном квантовом компьютере. Точность достигла уровня, который классической науке казался недостижимым. Это означает, что квантовое преимущество в этой задаче — либо очень узкое, либо его просто нет.
Учёные подчёркивают главный вывод: классические и квантовые вычисления — не враги, а союзники. Классические симуляции помогают разоблачить преувеличенные претензии на квантовое превосходство и лучше понять, для чего квантовые устройства действительно полезны. Одновременно каждый прорыв в квантовом «железе» вдохновляет разработчиков на новые классические методы и алгоритмы.
Теперь команда Тиндалла переходит к более сложному вызову: моделирование электронов, способных перемещаться между узлами решётки. Эти системы ещё более запутанны и ближе к реальным квантовым материалам — магнитам, сверхпроводникам, экзотическим веществам, которые физики хотят синтезировать и понять. Исследование показывает, что граница между классическим и квантовым миром более размытой, чем казалось, и оба подхода окажут друг другу помощь на пути к настоящим прорывам.
