Квантовый компьютер наконец применили для решения реальной задачи

Нам уже довольно долго рассказывают про невероятные возможности квантовых компьютеров. Действительно, они уже успели превзойти обычные компьютеры в решении некоторых задач — к сожалению, совершенно бесполезных. В 2019 году исследовательская группа Google совершила крупный прорыв, когда их квантовый компьютер сумел решить задачу гораздо быстрее, чем лучший в мире суперкомпьютер. Недостатком является то, что решенная задача не имела никакой практической пользы — она в принципе была выбрана потому, что считалась лёгкой для квантового компьютера, но очень трудной для обычного.

Теперь же, исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции показали , что они могут решить часть реальной логистической задачи с помощью своего небольшого, но хорошо функционирующего квантового компьютера.

Все авиакомпании сталкиваются с проблемами планирования. Например, назначение отдельных самолётов на различные маршруты представляет собой задачу оптимизации, которая очень быстро растёт в размерах и сложности по мере увеличения числа маршрутов и самолётов. Именно решением этой задачи занялись исследователи. Ну, не всей задачи.

Credit: Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology.
Credit: Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology.

Из-за их различной структуры и функций квантовые компьютеры должны быть запрограммированы иначе, чем обычные. Одним из предложенных алгоритмов, который считается функциональным на ранних квантовых компьютерах, является так называемый алгоритм квантовой приближённой оптимизации (QAOA) .

Исследователи успешно выполнили этот алгоритм на своем квантовом компьютере — процессоре с двумя кубитами (кубитквантовый бит — основной строительный блок (наименьший элемент для хранения информации) квантового компьютера. Является аналогом бита в обычном компьютере) — и показали, что он может успешно решить проблему назначения маршрутов самолётам. В этой первой демонстрации результат можно было легко проверить, так как масштаб был очень мал — в ней участвовали только два самолёта.

Тем не менее, специалисты показали пример реального применения квантового компьютера. Они также сумели запустить алгоритм на один уровень дальше, чем кто-либо до этого. Затем они смоделировали решение той же задачи оптимизации для 278 самолётов, показав, что для этого потребуется квантовый компьютер хотя бы с 25 кубитами.

Исследователи из Чалмерса начали масштабирование и в настоящее время работают с пятью кубитами. План состоит в том, чтобы достичь по крайней мере 20 кубитов к 2021 году при сохранении высокого качества.

Что ж, не устаю повторять, что, вероятно, в ближайшие 7-10 лет нас ждут кардинальные перемены в устройстве мира, благодаря прорывам в различных технологических областях.