Квантовый чип обогнал суперкомпьютеры в два часа против лет экспресс

Оригинал: "Heuristic Quantum Advantage with Peaked Circuits"
arXiv:2510.25838 · 2025-10-29 · CC BY 4.0 · 1 мин
Эксперимент на квантовом процессоре показал, что он решает специальную задачу за часы, тогда как классическим компьютерам потребовались бы годы.

📄 Показана версия «Просто» — «Подробно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить.

Задача напоминает гигантский лабиринт с одним выходом среди миллиардов тупиков. Обычный компьютер шаг за шагом проверяет каждый коридор — уходят века. Квантовый процессор запускает волну, которая просачивается сразу по всем путям. Правильный маршрут отзывается эхом, усиливаясь, и ответ находится за часы. Именно так работали «пиковые» схемы в новом эксперименте.

Результат предельно упорядочен — лабиринт словно схлопывается в прямую линию. Это состояние с исчезающе низкой энтропией.

С каждой дополнительной развилкой преимущество квантового чипа растёт не просто быстро, а устрашающе быстро — как расширение Вселенной разгоняет галактики. Удивительно, что ответ квантового устройства вероятностен: он угадывает путь с высокой точностью, но не гарантирует его. Однако этой точности хватает, чтобы классическая проверка заняла годы. В эксперименте самая сложная схема содержала 2000 развилок. H2 нашёл выход за два часа, суперкомпьютерам понадобились бы годы.

Полученный упорядоченный код может служить основой для шифрования, стойкого даже против атак других квантовых машин — это ломает стандартную модель криптографии.

Оригинальная аннотация

как её написали авторы, на английском arXiv:2510.25838

We design and demonstrate heuristic quantum advantage with peaked circuits (HQAP circuits) on Quantinuum's System Model H2 quantum processor. Through extensive experimentation with state-of-the-art classical simulation strategies, we identify a clear gap between classical and quantum runtimes. Our largest instance involves all-to-all connectivity with 2000 two-qubit gates, which H2 can produce the target peaked bitstring directly in under 2 hours. Our extrapolations from leading classical simulation techniques such as tensor networks with belief propagation and Pauli path simulators indicate the same instance would take years on exascale systems (Frontier, Summit), suggesting a potentially exponential separation. This work marks an important milestone toward verifiable quantum advantage, as well as providing a useful benchmarking protocol for current utility-scale quantum hardware. We sketch our protocol for designing these circuits and provide extensive numerical results leading to our extrapolation estimates. Separate from our constructed HQAP circuits, we prove hardness on a decision problem involving generic peaked circuits. When both the input and output bitstrings of a peaked circuit are unknown, determining whether the circuit is peaked constitutes a QCMA-complete problem, meaning the problem remains hard even for a quantum polynomial-time machine under commonly accepted complexity assumptions. Inspired by this observation, we propose an application of the peaked circuits as a potentially quantum-safe encryption scheme~\cite{chen2016report,kumar2020post,joseph2022transitioning,dam2023survey}. We make our peaked circuits publicly available and invite the community to try additional methods to solve these circuits to see if this gap persists even with novel classical techniques.

Самая сложная схема включала 2000 операций — как оркестр из 2000 инструментов, играющих в унисон.

Учёные
Ludwig BoltzmannRudolf ClausiusErwin SchrödingerHugh Everett IIIJacob BekensteinStephen Hawking
Понятия
классический предел квантовое превосходство гибридный алгоритм квантовый алгоритм память фейнман сложность граница Холево вычислительная стоимость вычислительная мощность гибридный подход центр обработки данных медицина классический компьютер логический кубит время жизни кубита порог ошибок защищённая связь считывание реальное время