Математический инструмент, ускоряющий обучение нейросетей на квантовых компьютерах более чем в 300 раз по сравнению с классическим перебором, разработал старший преподаватель МАДИ Цезарь Пронин. Речь идет о так называемом квантовом оракуле — функции, которая направляет вычисления прямо к ответу, минуя долгий перебор вариантов.
По расчетам автора, с новым инструментом нужное решение находится в 326 раз быстрее, чем при использовании стандартных методов. Разработка касается одной из самых перспективных областей на стыке квантовых вычислений и искусственного интеллекта.
Как алгоритм-навигатор ведет вычисления прямо к ответу
В основе подхода лежит алгоритм Гровера — метод поиска решений в квантовых вычислениях, который проверяет множество вариантов не по очереди, а одновременно. Однако для того чтобы алгоритм пришел к верному ответу, ему нужен оракул — математическая функция, которая узнает правильное решение и смещает вероятность в его пользу.
Пронин предложил собственный способ построить такой оракул. В министерстве описывают его как алгоритм-навигатор: он ведет вычисления прямо к ответу и избавляет от долгого перебора. Главная трудность здесь в том, что все квантовые операции должны быть согласованы между собой, иначе оракул не сработает.
Разработка ускоряет поиск решения в 326 раз — это не теоретическая оценка, а расчетные данные автора алгоритма.
Практическое применение такого инструмента — обучение нейросетей на квантовых компьютерах. Чем быстрее находится оптимальное решение, тем меньше ресурсов требуется на тренировку моделей. Пока речь идет о математической разработке, а не о готовом продукте.
Почему алгоритм Гровера 1996 года до сих пор дорабатывают
Квантовые вычисления остаются одной из самых обсуждаемых технологий в научном мире. Крупные корпорации и исследовательские центры по всему миру работают над созданием стабильных кубитов и алгоритмов для них. Российские ученые также ведут разработки в этой сфере, хотя страна пока не входит в число лидеров по количеству работающих квантовых систем.
Алгоритм Гровера был предложен в 1996 году и с тех пор считается базовым инструментом для квантового поиска. Его главное преимущество — квадратичное ускорение по сравнению с классическими методами. Разработка Пронина предлагает улучшить эту оценку за счет более эффективного построения оракула.
Для криптоиндустрии квантовые вычисления — тема двойственная. С одной стороны, они обещают прорыв в вычислительных задачах. С другой — достаточно мощный квантовый компьютер теоретически способен взломать некоторые криптографические схемы, на которых держится безопасность блокчейнов. Пока такие машины не созданы, но исследования в этом направлении идут активно.
Разработка МАДИ не имеет прямого отношения к криптовалютам, но показывает, что научная база для квантовых вычислений развивается. Если алгоритмы станут эффективнее, это ускорит появление практических квантовых устройств — а значит, и вопросов об их влиянии на существующие криптосистемы.
Дальнейшая судьба разработки зависит от того, удастся ли воспроизвести ее на реальном квантовом оборудовании. Пока речь идет о математической модели, и неизвестно, когда она найдет практическое применение.