Cтатьи, принятые к публикации

К 90-летию Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН)


Вычислимое и невычислимое в квантовом мире: утверждения и гипотезы

 а, б, в,  б, в,  а, б
а Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Ленинский проспект 53, Москва, 119991, Российская Федерация
б Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий (Российский квантовый центр), ул. Новая 100, Сколково, Московская обл., 143025, Российская Федерация
в Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Ленинский просп. 4, Москва, 119049, Российская Федерация

Значительные успехи в разработке вычислительных устройств, использующих квантовые эффекты, и демонстрация решения с их помощью различных задач стимулировали новую волну интереса к вопросу о природе "квантового вычислительного преимущества" (quantum computational advantage). Хотя различные попытки количественно оценить и охарактеризовать природу квантового вычислительного преимущества предпринимались и раньше, в широком контексте этот вопрос остается открытым. В самом деле, не существует универсального подхода, помогающего определить круг задач, решение которых квантовые компьютеры способны ускорить, теоретически и на практике. В настоящей работе мы рассмотрим подход к этому вопросу, основанный на концепции сложности и достижимости квантовых состояний. С одной стороны, класс квантовых состояний, представляющий интерес для квантовых вычислений, должен быть сложным, то есть не поддающимся моделированию с помощью классических компьютеров с менее, чем экспоненциальными ресурсами. С другой стороны, такие квантовые состояния должны быть достижимы на практическом квантовом компьютере. Это означает, что унитарная операция, соответствующая преобразованию квантовых состояний от исходного к желаемому, может быть декомпозирована в не более чем полиномиальную по числу кубитов последовательность одно- и двухкубитных вентилей. Формулируя ряд утверждений и гипотез, мы рассматриваем вопрос об описании класса задач, который может быть ускорен с помощью квантового компьютера.

Ключевые слова: квантовые вычисления, квантовая сложность, квантовые алгоритмы
DOI: 10.3367/UFNr.2024.07.039721
Цитата: Федоров А К, Киктенко Е О, Колачевский Н Н "Вычислимое и невычислимое в квантовом мире: утверждения и гипотезы" УФН, принята к публикации

Поступила: 17 мая 2024, доработана: 19 июля 2024, 19 июля 2024

English citation: Fedorov A K, Kiktenko E O, Kolachevsky N N “Computable and non-computable in the quantum domain: statements and conjecturesPhys. Usp., accepted; DOI: 10.3367/UFNe.2024.07.039721

Похожие статьи (1) ↓

  1. П.А. Форш, С.Ю. Стремоухов и др. «Квантовые мемристоры — новый подход в нейроморфных вычислениях» УФН, принята к публикации

Список формируется автоматически.

© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение