Проведено самое масштабное моделирование работы квантового компьютера

Сотрудники Исследовательского центра города Юлих (Германия) смоделировали работу квантового компьютера с 42 кубитами, используя мощнейший европейский суперкомпьютер JUGENE.
 
«Вычислительная мощность квантовой системы при увеличении ее размеров растет экспоненциально, — напоминает участник работ Кристел Михельсен (Kristel Michielsen). — Это открывает широчайшие возможности в будущем, но затрудняет моделирование на «классических» компьютерах». Производительность последних растет линейно: увеличение количества используемых транзисторов на 10% в идеальном случае даст лишь 10-процентный прирост скорости вычислений.

Пиковая производительность JUGENE составляет один петафлопс (один квадриллион — 1015 — операций с плавающей запятой в секунду). В структуру суперкомпьютера входят 73 728 вычислительных узлов, на каждый из которых приходится по 2 Гб памяти. Вычислениями заняты 294 912 процессоров PowerPC 450 с тактовой частотой 850 МГц. «Когда столь большое число процессоров работает вместе, часто получается так, что им приходится ждать друг друга, и производительность теряется, — отмечает г-н Михельсен. — Мы долго оптимизировали программное обеспечение моделирования и, кажется, сумели решить эту проблему, добившись практически идеальной масштабируемости».

Смоделированный квантовый компьютер реализовал вычисления по известному алгоритму Шора (алгоритму разложения на простые множители): число 15 707 ему удалось представить в виде произведения простых чисел 113 и 139. При реализации алгоритма на практике столь большие числа недоступны, поскольку известные лабораторные прототипы квантовых компьютеров ненадежны и содержат не более восьми кубитов.

Результаты моделирования, как надеются ученые, помогут экспериментаторам найти действенные способы борьбы с возмущающими внешними воздействиями, которые приводят к появлению ошибок и ограничивают размеры квантовых систем.