Работа обычных компьютеров ограничена законами классической физики. Информация в них кодируется с помощью электрического заряда — в зависимости от его наличия или отсутствия, каждый бит может иметь значение 1 или 0. Однако квантовые законы позволяют электронам одновременно находиться сразу в нескольких местах.
Таким образом, квантовые биты, или кубиты, существуют в нескольких перекрывающихся состояниях. Каждый из них может быть одновременно и нулем, и единицей. Состояние суперпозиции позволяет квантовым компьютерам одновременно выполнять операции с несколькими значениями. Обычные компьютеры справляются с подобными задачами намного медленнее, поскольку обрабатывают операции последовательно.
Однако до сих пор огромное превосходство квантовых компьютеров над обычными было лишь гипотезой, отмечает Science Daily.
Чтобы доказать это ученые из Мюнхенского технического университета разработали квантовую схему, которая способна решить алгебраическую задачу, которая считается недоступной для традиционных устройств.
Схема, созданная немецкими исследователями, выполняет на каждом кубите только фиксированное число операций — это так называемая схема с постоянной глубиной. Ученые продемонстрировали, что классические схемы с постоянной глубиной не способны решить предложенную задачу. Работа стала первым экспериментальным доказательством преимуществ квантовых компьютеров над традиционными. Ранее у ученых были лишь косвенные данные, указывающие на это. Например, была высказана гипотеза о том, что проблему квантовой факторизации нельзя решить без квантовых вычислений.
Авторы исследования рассматривают его в первую очередь как вклад в теорию сложности вычислений. Кроме того, созданная ими квантовая схема достаточно проста и в краткой перспективе может широко использоваться для экспериментальной реализации квантовых алгоритмов.
По мнению экспертов, еще сильнее скорость обработки данных ускорит сочетание квантовых технологий с искусственным интеллектом. Подобные системы в настоящее время разрабатывают в американском Университете Пердью.
