Kvant kompüteri optimallaşdırma problemlərini klassik superkompüterlərdən daha sürətli həll edə bilər, bu proses “kvant üstünlüyü” olaraq bilinir və bu yaxınlarda Fiziki İcmal Məktublarında dərc olunmuş məqalədə USC tədqiqatçısı tərəfindən nümayiş etdirilir .

Tədqiqat göstərir ki , kvant hesablamasının ixtisaslaşdırılmış forması olan kvant yumşaldılması mürəkkəb problemlərə optimala yaxın həllər axtararkən ən yaxşı cari klassik alqoritmləri necə üstələyir.

USC ViterbiC Elmlər Kolleci və ABŞ İncəsənət Kollecinin Elektrik və kompüter mühəndisliyi, kimya, fizika və astronomiya professoru, tədqiqatın müxbir müəllifi Daniel Lidar, “Kvant yumşaldılmasının işləmə üsulu kvant sistemlərində həll olunan problemlər üçün optimal və ya optimal həllərə uyğun gələn aşağı enerjili vəziyyətləri tapmaqdır” dedi.

Təxmini optimallaşdırma

Elm adamları illərdir kvant miqyasının üstünlüyünü (problemin ölçüsü artdıqca kvant üstünlüyü artır) nümayiş etdirmək üçün mübarizə aparırlar . Kvant yumşaldılması uzun müddət optimallaşdırma üçün hesablama üstünlükləri təklif etmək üçün nəzəriyyə edilmişdir, lakin klassik üsullarla müqayisədə miqyaslı təkmilləşdirmələrin qəti sübutu çətin olmuşdur. Bu tədqiqat diqqəti dəqiq optimallaşdırmadan (kvant üstünlüyünün sübut olunmamış qaldığı yerdə) təxmini optimallaşdırmaya, sənaye və elmdə geniş tətbiqi sahəsinə keçir.

Kvant tavlaması, çətin optimallaşdırma problemlərinə yüksək keyfiyyətli həllər tapmaq üçün kvant fizikası prinsiplərindən istifadə edə bilən kvant hesablamasının xüsusi bir növüdür . Tədqiqat dəqiq optimal həllər tələb etmək əvəzinə, optimal dəyərin müəyyən faizi (≥1%) daxilində həllər tapmağa yönəldi.

Bir çox real dünya problemləri dəqiq həllər tələb etmir, bu yanaşmanı praktiki olaraq aktual edir. Məsələn, investisiya fonduna hansı səhmlərin qoyulacağını müəyyən edərkən , hər bir səhm portfelini məğlub etmək əvəzinə, aparıcı bazar indeksini məğlub etmək kifayət qədər yaxşıdır.

Alqoritmik kvant miqyasının üstünlüyünü nümayiş etdirmək üçün tədqiqatçılar USC-nin İnformasiya Elmləri İnstitutunda quraşdırılmış kvant hesablama cihazının xüsusi növü olan D-Wave Advantage kvant yumşaldıcı prosessorundan istifadə ediblər. Bütün mövcud kvant kompüterlərində olduğu kimi, səs-küy də kvant yumşaldılmasında kvant üstünlüyünün pozulmasında böyük rol oynayır.

Bu problemi aradan qaldırmaq üçün komanda D-Wave prosessorunda 1300-dən çox səhv basdırılmış məntiqi kubit yaradaraq kvant yumşaldıcı korreksiya (QAC) adlı texnika tətbiq etdi. Bu səhvin aradan qaldırılması, müqayisə edilə bilən problemlər üçün ən səmərəli cari klassik alqoritm olan izoenergetik klaster hərəkətləri (PT-ICM) ilə paralel temperləşdirmə üzərində üstünlüyə nail olmaq üçün əsas idi.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1746075741&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-quantum-outperforms-supercomputers-approximate-optimization.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS4xMTUiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNS4wLjcwNDkuMTE1Il0sWyJOb3QtQS5CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTM1LjAuNzA0OS4xMTUiXV0sMF0.&dt=1746075741602&bpp=1&bdt=127&idt=45&shv=r20250428&mjsv=m202504240101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1746075652%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1746075652%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1746075652%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C1200x280&nras=1&correlator=1362032320216&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2452&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95358863%2C95358865%2C95358622%2C95358976%2C95359091%2C95359239%2C31092056%2C95359116%2C31090357%2C95359476&oid=2&pvsid=3805722274816906&tmod=1114012305&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=2&fsb=1&dtd=48

“Time-to-epsilon” performansı

Tədqiqat bir neçə tədqiqat metodundan istifadə etməklə kvant üstünlüyünü nümayiş etdirdi və yüksək dəqiqlikli qarşılıqlı təsirlərə malik iki ölçülü spin-şüşə problemləri ailəsinə yönəldi.

“Spin-glass problemləri nizamsız maqnit sistemlərinin statistik fizika modellərindən yaranan kompleks optimallaşdırma problemləri sinfidir” dedi Lidar.

Tədqiqatçılar dəqiq həllər axtarmaq əvəzinə, hər bir yanaşmanın optimal cavabın müəyyən bir faizi daxilində həlləri nə qədər tez tapa biləcəyini ölçərək, “zamandan-epsilon” performansını müqayisə etdilər.

Tədqiqatçıların məqsədi öz tapıntılarını daha sıx, daha yüksək ölçülü problemlərə genişləndirmək və real dünya optimallaşdırmasında tətbiqləri araşdırmaqdır. Lidar, kvant aparatında və səhvlərin aradan qaldırılmasında əlavə təkmilləşdirmələrin müşahidə edilən üstünlüyü gücləndirə biləcəyini söylədi.

“Bu, optimala yaxın həllərin kifayət etdiyi optimallaşdırma tapşırıqlarında kvant alqoritmləri üçün yeni imkanlar açır.”

Daha çox məlumat: Humberto Munoz-Bauza və başqaları, Kvant Təmizləmə ilə Təxmini Optimallaşdırmada Ölçmə Üstünlüyü, Fiziki Baxış Məktubları (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.160601

Jurnal məlumatı: Fiziki baxış məktubları 

Cənubi Kaliforniya Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir