Учёные из Института Флэтайрон в США смоделировали сложную физическую систему на классическом компьютере. Речь идёт о спиновых стёклах — состоянии вещества с хаотично расположенными на атомном уровне магнитами. Ранее считалось, что подобные расчёты невозможно выполнить без квантового компьютера.
Спиновые стёкла обладают квантовыми свойствами и могут находиться в суперпозиции нескольких возможных состояний. В 2025 году аналогичную систему смоделировали на квантовом компьютере D-Wave Advantage2, и тогда эту задачу называли доступной только квантовым устройствам. Результаты нового исследования опубликованы в журнале Science.
Для расчётов исследователи применили новые алгоритмы сжатия данных. Они позволяют эффективнее обрабатывать большой объём математических операций, необходимый для моделирования квантовых связей в системе. Основой метода стали тензорные сети, которые выделяют наиболее важные взаимосвязи и отбрасывают избыточную информацию.
Тензорные сети объединили с алгоритмом распространения убеждений, извлекающим данные из моделирования. Часть первоначальных вычислений удалось провести на обычном ноутбуке. Для более крупных моделей потребовались мощный чип и графическая карта, однако сама система оставалась классическим компьютером.
Моделирование спиновых стёкол с цилиндрической, алмазной и кубической структурой показало результаты не хуже, а в отдельных случаях лучше показателей квантового компьютера. Учёные отмечают, что это не отменяет перспектив квантовых вычислений. Сравнение возможностей разных систем поможет точнее определить задачи, где квантовые устройства действительно имеют преимущество.
Исследователи считают, что классические компьютеры могут использоваться для проверки и поддержки квантовых расчётов. Такой подход позволит быстрее изучать возможности квантовых технологий без необходимости создавать собственный квантовый компьютер для каждой задачи. Полученные результаты также расширяют представление о потенциале современных классических вычислительных систем.
