Квантовые компьютеры, несмотря на свой революционный потенциал, не могут функционировать эффективно без поддержки традиционных, классических вычислительных систем. Недавние данные с конференции AQC25 в Бостоне показали, что классические компьютеры необходимы не только для управления и интерпретации квантовых вычислений, но и для развития самого квантового оборудования. Эта зависимость подчеркивает критическую реальность: будущее квантовых вычислений неразрывно связано с дальнейшим прогрессом в традиционных вычислениях.
Хрупкость Кубитов и Необходимость Управления
Квантовые компьютеры работают с кубитами — квантовыми битами, которые существуют в суперпозиции состояний, обеспечивая экспоненциально более быстрые вычисления для определенных задач. Однако кубиты чрезвычайно чувствительны к внешнему шуму, что делает их подверженными ошибкам. Поддержание стабильности кубитов требует точной калибровки, мониторинга и управления, все из которых в настоящее время достигается с помощью классических вычислительных технологий. Без этих классических систем квантовые вычисления становятся ненадежными и неэффективными.
Классические Вычисления Как Узкое Место Производительности
Эксперты на AQC25, включая ученого Nvidia Шейна Колдуэлла, подчеркивают, что отказоустойчивый квантовый компьютер, способный решать реальные задачи, потребует классической вычислительной инфраструктуры на уровне петаскейла — масштаба самых мощных суперкомпьютеров мира. Даже когда квантовый компьютер работает эффективно, его выходные данные должны быть декодированы из квантовых свойств в традиционные форматы, процесс, который сам по себе зависит от классических устройств. Пуя Ронаги из 1Qbit отметил, что скорость будущих квантовых вычислений будет ограничена скоростью классических контроллеров и декодеров.
Использование Классических Методов для Улучшения Квантовых Показателей
Исследователи активно применяют классические методы для повышения квантовой производительности. Бенджамин Линхард из Walther-Meissner-Institute продемонстрировал, как алгоритмы машинного обучения могут улучшить эффективность считывания сверхпроводящих кубитов. Аналогично, Марк Саффман из Университета Висконсин-Мэдисон использует классические нейронные сети для совершенствования считывания кубитов для систем на основе холодных атомов. Эта интеграция подчеркивает тот факт, что классические вычисления — это не просто вспомогательный инструмент, а активный двигатель квантового прогресса.
Роль Классических Вычислений в Разработке Квантового Оборудования
Блейк Джонсон из IBM представил передовые классические декодеры, разрабатываемые для их планируемого квантового суперкомпьютера к 2029 году. Нетрадиционная схема коррекции ошибок компании сильно зависит от эффективного декодирования. Генеральный директор Quantum Machines Йонатан Коэн объяснил, что более тесная интеграция классических вычислений с квантовыми процессорами (QPU) расширит границы производительности интегрированных систем. Даже виртуальные модели квантовых компьютеров — цифровые двойники — разрабатываются с использованием искусственного интеллекта, как продемонстрировал Изхар Медельси из Quantum Elements, для оптимизации конструкции оборудования.
Сотрудничество Между Квантовыми и Классическими Экспертами
Quantum Scaling Alliance, сопредседателем которой является лауреат Нобелевской премии Джон Мартинис, иллюстрирует необходимость сотрудничества между квантовыми и классическими экспертами. Альянс объединяет создателей кубитов, компании, занимающиеся классическими вычислениями, такие как Hewlett Packard Enterprise, и специалистов по моделированию материалов, таких как Synopsys.
Сообщение с конференции AQC25 ясно: прогресс квантовых вычислений зависит от прочной основы в классических вычислениях. Эксперты, посвятившие свою карьеру традиционным системам, теперь имеют решающее значение для того, чтобы квантовые технологии стали жизнеспособными.
