Квантовий комп’ютер D-Wave “вирушає” на пошуки і вивчення бозона Хіггса

На жаль, дані дослідження хоч і довели можливість використання квантового комп’ютера D-Wave для виконання подібної роботи, вони поки що не надали ніяких доказів явного переваги реального квантового комп’ютера перед його точною віртуальної копією, симулятором, який працював в надрах звичайної обчислювальної системи. Проте, дослідники ще плекають надію, що квантовий може отримати перевагуна на завданнях подібного роду тоді, коли кількість даних, використаних для початкового навчання системи, виросте і подолає бар’єр, на якому ця кількість перейде в якість.

У 2012 році датчики двох експериментів CMS і ATLAS Великого адронного коллайдера, найбільшого і найпотужнішого прискорювача частинок на сьогоднішній день, збирали дані про ланцюжки розпаду частинок, що народжувалися в результаті зіткнень протонів, розігнаних до величезної енергії. Саме ці дані дозволили вченим знайти сліди розпаду бозона Хіггса і оголосити світові про виявлення останньої відсутньої частини Стандартної моделі фізики елементарних частинок.

Однак, під час зіткнень протонів і подальшого розпаду на світ з’являється велика кількість найрізноманітніших елементарних частинок. І деякі з цих частинок реєструються датчиками обох згаданих вище експериментів, не як частинки, а як звичайні фотони світла. І для того, щоб виявляти випадки появи бозона Хіггса, для того, щоб вивчати особливості ланцюжків його розсада, паралельно визначаючи і вивчаючи всі основні властивості цієї екзотичної частинки, вченим потрібно “відокремити зерна від плавел”, відфільтрувати дані з датчиків, визначити випадки реєстрації ними справжніх фотонів від реєстрації інших видів частинок.

Члени наукової групи, очолюваної Марією Спіропулу (Maria Spiropulu), порахували в свій час, що з рішенням завдання фільтрації даними найкращим чином може впоратися спеціально “навчений” квантовий комп’ютер. При цьому враховувалося відносно мала кількість наявних вихідних даних, які можна використовувати для навчання квантової системи. Спочатку вчені використовували програмний емулятор квантового комп’ютера D-Wave для написання, налагодження і навчання програм фільтрації даних. А після цього налагоджені програми і дані були завантажені в реальний комп’ютер D-Wave, який перебуває в обчислювальному центрі університету Південної Каліфорнії в Лос-Анджелесі.

На жаль, реальний квантовий комп’ютер проявив себе нічим не краще його віртуального “двійника”, тобто зараз швидкість його роботи на подібних завданнях не перевищує швидкості роботи звичайного комп’ютера. Однак дослідники впевнені в тому, що ще не все втрачено, але для того, щоб продемонструвати квантову перевагу на їх алгоритмах, вченим доведеться виконати ще цілу масу роботи по вдосконаленню алгоритмів самонавчання, здатних працювати з малими обсягами вихідної інформації.

“Зараз найцікавішим і чудовим є те, що це взагалі працює” – розповідає Марія Спіропулу, – “А пізніше ми змусимо працювати квантовий комп’ютер з максимально можливою для нього ефективністю”.