Forskere ved Simons Foundations Flatiron Institute og Boston University har løst et kvantefysikproblem på en almindelig bærbar computer – en opgave, som man tidligere troede krævede en kvantecomputer. Holdet brugte tensornetværk til at komprimere bølgefunktionen for hundredvis af sammenfiltrede qubits, og resultaterne matchede de teoretiske forudsigelser.
Problemet, der krævede en kvantecomputer
At simulere opførselen af mange sammenfiltrede qubits er berygtet svært for klassiske computere. Når antallet af qubits vokser, eksploderer mængden af data, der er nødvendig for at beskrive deres kvantetilstand, eksponentielt. For hundredvis af qubits ville disse data normalt overstige hukommelsen i enhver klassisk maskine. Derfor blev sådanne simuleringer anset for at være et job for kvantecomputere, som naturligt håndterer sammenfiltring.
Hvordan tensornetværk gjorde det muligt
Holdet ved Center for Computational Quantum Physics vendte sig mod tensornetværk – et matematisk værktøj, der kan repræsentere en stor kvantetilstand i en komprimeret form. Ved at udnytte strukturen af sammenfiltring reducerede de bølgefunktionen til en størrelse, der passede ind i en bærbar computers hukommelse. Komprimeringen gik ikke på kompromis med nøjagtigheden; den bærbare computers output matchede de teoretiske forudsigelser præcist.
Hvad resultaterne fra den bærbare computer betyder
Arbejdet viser, at nogle kvanteproblemer kan tackles med klassiske metoder, hvilket potentielt udvider rækken af problemer, der kan løses uden kvantehardware. Det betyder ikke, at kvantecomputere er forældede – de er stadig fremragende til opgaver som faktorisering af store tal eller simulering af visse kvantesystemer. Men for specifikke simuleringer kan en velvalgt klassisk algoritme gå længere end forventet.
Forskerne har ikke annonceret næste skridt, men tilgangen kunne anvendes på andre kvantesystemer. Spørgsmålet er nu, hvor mange andre problemer, der menes at kræve kvantecomputere, der faktisk kan løses på en bærbar computer.
