Некоторые из людей рассматривают компьютерные игры только в качестве средства развлечений. Но профессор Эмануэль Дала Торре (Emanuele Dalla Torre) из университета Бар-Илана, Израиль, и членные его группы показали, что специально разработанные игры могут стать полезным инструментом для проверки и измерения эффективности работы квантовых вычислительных систем. Тестирование систем в различных игровых сценариях позволяет определить, насколько эффективно в этих системах используются их квантово-механические преимущества, и получить значение соотношения уровня выдачи правильных результатов к уровню допущенных ошибок.

Так как тестовая игра была написана с использованием квантовых алгоритмов, то для ее выполнения использовался эмулятор, выполняющийся в недрах традиционного компьютера. Со стороны квантовых компьютеров выступали две модели компании Honeywell — Quantinuum System Model H0 и H1-1. Классический компьютер выдал правильные ответы в 87.5 процентах случаев, а квантовые компьютеры — 85 и 97 процентах случаев, что указывает на значительный прогресс, достигнутый компанией Honeywell в области квантовых вычислений.

«По полученным нами результатам видно, что система H1-1 гораздо более совершенна, нежели ее предшественник, но и она не может обеспечить 100-процентно достоверного результата. Эта машина ведет себя совершенно правильно с квантово-механической точки зрения, и это позволяет ей находиться на уровень выше традиционной вычислительной системы» — рассказывает профессор Дала Торре.

Разработанная исследователями математическая игра требует обширных вычислений так называемых нелокальных корреляций. Вычислительная система условно разделяется на две независимых и не связанных друг с другом части, которые и являются игроками этой игры. «Эта игра основана на наборе математических правил, и игрок зарабатывает очко, если ему удается найти решение, удовлетворяющее каждому из этих правил» — рассказывает профессор Дала Торре.

Квантовые компьютеры идеально подходят для решения подобных задач, так как их работа основана на квантовых принципах, допускающих нелокальные эффекты и явления. Ведь известно, что с точки зрения квантовой механики, то, что находится в одном месте, может оказать моментальное влияние на другое, находящееся в другом месте, через явление квантовой запутанности. «Наш эксперимент продемонстрировал фактическую работу нелокальных квантовых эффектов» — рассказывает профессор Дала Торре — «При воздействии или измерении параметров одного из кубитов, состояние других связанных с ним кубитов менялось моментально».

Отметим, что процесс «игрового тестирования» выполнялся при помощи возможностей облачного сервиса Microsoft Azure Quantum, во время игры, для соблюдения достоверности, система H1-1 использовала всего шесть кубитов, которые составляют максимальное количество кубитов у системы H0. А в будущем профессор Дала Торре и его группа планируют сделать это все отдельным направлением исследований, которое будет приобретать все большее значение по мере того, как количество кубитов квантовых систем будет постепенно увеличиваться, а уровни шумов и ошибок — снижаться.