Новейший квантовый процессор D-Wave Advantage опережает традиционные решения в приближенной оптимизации

2 мая 2025 года группа ученых Университета Южной Калифорнии (USC), лидером которых является профессор Даниэль Лидар, впервые экспериментально подтвердили масштабируемость квантового преимущества в сравнении с традиционными системами в задачах приближенной оптимизации. Результатом работы команды стал передовой квантовый процессор D-Wave Advantage с интегрированной коррекцией ошибок с квантовым отжигом (QAC), производительность которого достигает 1300 стабильных логических кубитов. Новейшее устройство позволяет превзойти классический алгоритм коррекции ошибок PT-ICM (параллельное темперирование с изоэнергетическими кластерными перемещениями), считавшийся эталоном в этой области.

В отличие от традиционных вычислений, требующих абсолютной точности, метод квантового отжига фокусируется на поиске решений с допустимым отклонением до 1%. Эта технология, основанная на законах квантовой механики, идентифицирует энергетически оптимальные состояния системы, которые соответствуют практическим решениям. Как отмечает руководитель проекта Даниэль Лидар, метод квантового отжига особенно эффективен для финансового моделирования, где достаточно превысить базовые показатели рыночного индекса, например, при формировании инвестиционных портфелей, а также в других практических операций

Эксперимент, проведенный на базе Института информационных наук USC, который проводился с QPU D-Wave Advantage, выявил ключевую проблему квантовых систем — сильное влияние шума, снижающего производительность. Внедрение технологии QAC с энергетическими штрафными механизмами и корректирующим кодом, не только нейтрализует помехи, но и обеспечивает превосходство над алгоритмом PT-ICM в оптимизации двумерных моделей спиновых стекол с точным взаимодействием элементов.

Квантовые алгоритмы открывают новые возможности для сфер, где важна максимальная скорость отклика системы. Среди потенциальных сценариев — оптимизация цепочек поставок, ускоренное компьютерное моделирование новейших веществ и анализ больших данных. В ходе испытаний система с QAC продемонстрировала способность генерировать решения с энергетическим разрывом менее 1%, что впервые подтвердило масштабируемость квантового ускорения для задач приближенной оптимизации. Группа ученых из Университета Южной Калифорнии планирует в дальнейшем расширить тестирование новой системы на многомерные модели и усовершенствовать аппаратную часть QPU для увеличения его производительности. Руководитель проекта заключил, что их эксперимент — лишь первый шаг в изучении возможностей этой технологии, и команда будет продолжать адаптировать алгоритмы для решения более практических задач.

Несмотря на то, что компании из США являются безусловными лидерами в области квантовых вычислений и регулярно создают новые, более стабильные QPU по типу D-Wave Advantage, с каждым годом на их позицию претендует все больше и больше организаций из разных стран мира, в частности, Японии и Китая. Квантовые компьютеры серии Цзу Чжунцзы, созданные в Китае, а также решения японской компании Fujitsu привносят в индустрию множество инновационных решений, что в будущем может стать причиной смещения позиций США с лидерских позиций.