Квантовым компьютерам нужен рост в 100 000 раз — бенчмарк QUOPS

В новом препринте группа учёных оценивает разрыв между текущими квантовыми системами и аппаратами, способными решать научно значимые задачи. Авторы разработали бенчмарк QUOPS и применили его к процессорам компаний Quantinuum, Google и IBM.

QUOPS предназначен для количественной оценки практической вычислительной эффективности квантовых платформ. В препринте указано, что бенчмарк измеряет не отдельные аппаратные параметры, а способность системы решать набор задач, представляющих интерес для исследований.

По результатам анализа, для выбранного набора научных задач современным квантовым процессорам требуется примерно пятикратный рост в десятичной системе — то есть порядка 100 000 раз по совокупности показателей. В документе подчёркивается, что эта оценка относится к конкретному набору задач и служит ориентиром.

Тестирование выполнялось на коммерческих и исследовательских устройствах трёх производителей. В препринте приведены подробные данные о конфигурациях и конкретных результатах измерений для каждой платформы.

Авторы обсуждают возможные направления сокращения разрыва: улучшение качества гейтов, увеличение числа кубитов и развитие методов коррекции ошибок. В тексте отмечено, что сочетание аппаратных и программных улучшений будет влиять на расчётный прогресс.

Формализация разрыва с помощью QUOPS позволяет сравнивать прогресс разных платформ по единой шкале и отслеживать, как изменения в оборудовании и алгоритмах приближают системы к уровню, необходимому для практических научных применений. Авторы указывают, что работа предназначена для использования при планировании исследований и инвестиций в квантовые технологии.

Подробные методики, наборы задач и результаты измерений доступны в препринте, где также приведены расчёты и допущения, использованные при оценке требуемого роста производительности.