Лёгких путей в квантовых вычислениях не бывает ✛

Оригинал: "Computational Complexity and Simulability of Non-Hermitian Quantum Dynamics"
· Brian Barch, Daniel Lidar
arXiv:2506.03435v2 · 2025-06-03 · CC BY 4.0 · 1 мин
Необратимые операции могли бы сделать квантовый компьютер всемогущим, но их лёгкость противоречит законам природы.

Квантовые компьютеры танцуют обратимый вальс: шаг вперёд — шаг назад, и система в исходной точке. Но в некоторых процессах танцор исчезает в темноте без возврата. Такие необратимые шаги добавляют в систему энтропию — меру необратимого беспорядка. Если бы квантовый компьютер мог легко исполнять такие финты, он бы решал задачи, на которые у обычных машин ушла бы вечность. Это нарушало бы все известные правила сложности вычислений. Однако та же логика подсказывает: лёгких путей нет. Удивительно, но схожая безвозвратная потеря информации происходит у чёрных дыр, и эта загадка заставила Хокинга пересмотреть собственные взгляды. Природа не терпит вседозволенности — даже в квантовом мире.

Обратимость вычислений в квантовом мире не прихоть, а следствие закона сохранения энергии — принципа, работающего с паровых машин до наших дней.

H = i\sigma_z
Неэрмитов гамильтониан, который за время t подавляет компоненту |1⟩ как e^{-2t}.
Учёные
Ludwig BoltzmannRudolf ClausiusJacob BekensteinStephen HawkingJames Clerk MaxwellDavid Deutsch
Понятия
сложность квантовое вычисление гибридный алгоритм квантовый процессор IBM память вычислительная стоимость однокубитная операция вычислительная мощность гибридный подход численное моделирование гамильтониан графический процессор скейлинг классический предел гильбертово пространство компьютерное моделирование сверхпроводящий кубит квантовые вычисления масштабируемый квантовый компьютер суперкомпьютер