НОВОСТИ / РОССИЯЕго более сложные аналоги помогут найти оптимальный способ решения комбинаторных задач.
МОСКВА, 7 апреля. Американские и австралийские исследователи разработали математический аналог кубика Рубика для квантовых компьютеров, эксперименты с которым показали, что быстрее всего его можно собрать при помощи комбинации из классических и квантовых логических операций. Его более сложные аналоги помогут найти оптимальный способ решения комбинаторных задач, пишут исследователи в статье в журнале Physical Review A.
«Кубик Рубика, пятнашки и похожие на них комбинаторные задачи увлекают внимание и публики, и математиков. Мы разработали квантовую версию этих задач, в которой окрашенные в один и тот же цвет элементы этих головоломок заменены на квантовые частицы, которые принципиально не могут быть распознаны и отличены одна от другой. Подобные “кубики” можно реализовать в физическом виде, используя наборы холодных атомов или других частиц», — говорится в исследовании.
Данная «игра» для квантового компьютера была реализована группой физиков из США и Австралии под руководством профессора Университета штата Колорадо (США) Джошуа Комбса. Как и в случае с классическими кубиками Рубика и пятнашками, в ней есть набор из нескольких разных элементов, которые необходимо переставить таким образом, что они образуют определенную последовательность.
Во время очередного раунда игры эти блоки случайным образом перемешиваются, и игрок должен переставить их таким образом, чтобы вернуть исходную последовательность. В дополнение к тем перестановкам, которые доступны для классических кубиков Рубика и пятнашек, ученые также добавили возможность использовать квантовую логическую операцию «обратный корень из SWAP», что дополнительно усложнило задачу и сделало ее принципиально не похожей на классические версии этих пазлов.
На базе этой идеи ученые подготовили алгоритмы, позволяющие просчитать подобные задачи на квантовых компьютерах на базе кудитов, многомерных вычислительных блоков, а также оценили то, насколько шустро их можно решить при помощи классических или квантовых логических операций. Эти расчеты показали, что квантовые вычисления или их комбинация с классическими операциями позволяет ускорить расчеты на 40−50%, причем гибридный подход оказался быстрее, чем чистые квантовые расчеты.
Схожим образом, как отмечают ученые, можно создать аналоги других популярных комбинаторных задач и оценить возможность их решения при помощи квантовых компьютеров. В перспективе это позволит найти оптимальный способ решения подобных математических проблем при помощи новейших вычислительных систем, подытожили профессор Комбс и его коллеги.