О результатах экспериментов сообщил ресурс Quantum Computing Report. В рамках исследований специалисты IBM сосредоточились не на демонстрации абстрактных возможностей квантового оборудования, а на проверке того, насколько современные квантовые процессоры могут справляться с прикладными задачами. Для этого были выбраны два разных направления: моделирование физических взаимодействий на фундаментальном уровне и анализ сетевого трафика для выявления потенциальных кибератак. Такой подход позволяет оценить не только вычислительную мощность системы, но и ее устойчивость к ошибкам, которые остаются одной из ключевых проблем квантовых вычислений.
Первый эксперимент был посвящен задаче из области физики элементарных частиц. Исследователи изучали взаимодействие нуклона и антинуклона в упрощенной версии квантовой хромодинамики QCD2. Для запуска вычислений задачу преобразовали в формат спиновой цепочки, подходящий для квантового оборудования. После выполнения расчетов на процессоре Nighthawk ученые получили результаты, демонстрирующие ожидаемое притяжение между частицами. Итоги эксперимента совпали с данными, полученными традиционными методами вычислений, включая точную диагонализацию и идеализированное моделирование. Авторы работы отдельно отметили, что смогли выделить полезный сигнал из шумных данных благодаря использованию методов структурной компенсации ошибок.
Вторая серия испытаний касалась практической задачи в сфере информационной безопасности. Команда исследователей анализировала возможность выявления вредоносного DoS- и DDoS-трафика без негативного влияния на легитимные сетевые подключения. В качестве исходных данных использовались журналы событий honeypot-системы — специализированной инфраструктуры, предназначенной для фиксации действий злоумышленников. Далее задача была преобразована в графовую оптимизационную модель, которую решали при помощи квантового приближенного алгоритма оптимизации QAOA. Этот алгоритм считается одним из наиболее перспективных подходов для применения квантовых компьютеров в задачах поиска оптимальных решений.
Для проверки производительности использовались графы различного размера — от 16 до 110 событий. Наиболее сложный вариант включал 110 узлов и 181 связь между ними. Его протестировали на нескольких вычислительных платформах, входящих в IBM Quantum Network. Согласно опубликованным данным, процессор Nighthawk показал наиболее низкие накладные расходы при компиляции и потребовал меньше двухкубитных операций по сравнению с другими системами. В то же время процессор семейства Heron продемонстрировал лучшие показатели по основной целевой метрике конкретного теста. Это свидетельствует о том, что разные архитектуры квантовых чипов могут иметь преимущества в зависимости от характера задачи.
Авторы исследований подчеркивают, что представленные результаты не являются доказательством квантового превосходства над классическими вычислительными системами. Их цель заключалась в оценке текущего уровня зрелости квантовых технологий при решении задач, где одновременно важны точность расчетов и устойчивость к ошибкам. Для отрасли это важный этап, поскольку подобные прикладные бенчмарки позволяют определить реальные области применения квантовых компьютеров за пределами лабораторных демонстраций.
Интерес IBM к повышению надежности квантовых вычислений подтверждается и другими недавними проектами компании. Ранее в июне исследователи рассказали о подходе к поиску кодов коррекции квантовых ошибок с использованием больших языковых моделей. Развитие подобных методов считается одним из ключевых факторов, необходимых для создания более масштабируемых и практически полезных квантовых вычислительных систем. Для российских компаний и исследовательских центров развитие таких технологий представляет интерес прежде всего с точки зрения будущих возможностей в области моделирования сложных процессов, оптимизации инфраструктуры и анализа данных.
