Учёные создали новый квантовый алгоритм который может ускорить развитие ИИ и научных вычислений
Исследователи из Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США, Северо-Восточного университета, Google Quantum AI и Техасского университета в Остине разработали новый квантовый алгоритм, который может значительно расширить возможности будущих квантовых компьютеров. Работа была представлена на 58-м ежегодном симпозиуме ACM по теории вычислений (STOC 2026).
Новый алгоритм получил название Quantum Hermite Transform (QHT) — квантовое преобразование Эрмита. Авторы называют его новым «квантовым примитивом» — базовым вычислительным инструментом, который в дальнейшем сможет использоваться при создании более сложных квантовых алгоритмов.
По словам исследователей, современное квантовое программное обеспечение всё ещё испытывает нехватку подобных универсальных строительных блоков. Хотя аппаратная часть квантовых компьютеров быстро развивается, библиотека эффективных алгоритмов остаётся ограниченной.
Преобразование Эрмита давно применяется в классических вычислениях, физике, обработке сигналов и инженерии. Оно также используется при описании квантового гармонического осциллятора и лежит в основе многих гауссовых моделей, применяемых в машинном обучении и анализе данных. Однако эффективно выполнять такие вычисления на квантовых компьютерах до сих пор было крайне сложно.
Учёные разработали квантовую схему, которая позволяет выполнять преобразование Эрмита с логарифмической вычислительной сложностью, значительно сокращая количество необходимых операций по сравнению с существующими методами.
Кроме того, алгоритм использует технологию квантового ускоренного прогнозирования. Она позволяет вычислять будущее состояние некоторых квантовых систем без моделирования каждого промежуточного этапа, что существенно сокращает время подготовки сложных квантовых состояний к вычислениям.
Авторы считают, что новый алгоритм может найти применение далеко за пределами фундаментальной физики. Поскольку функции Эрмита широко используются в статистике, машинном обучении, обработке сигналов и математическом моделировании, QHT в будущем способен стать основой для более эффективных квантовых алгоритмов в области искусственного интеллекта, материаловедения, энергетики и научных расчётов.
Исследователи также отмечают, что расширение набора универсальных квантовых примитивов позволит создавать принципиально новые классы квантовых алгоритмов, а не ограничиваться уже существующими подходами, такими как квантовое преобразование Фурье.
Согласно результатам работы, при определённых условиях новый алгоритм способен обеспечивать экспоненциальное преимущество по скорости по сравнению с лучшими известными классическими методами выполнения аналогичных вычислений.
При этом учёные подчёркивают, что полноценные отказоустойчивые квантовые компьютеры, способные использовать такие алгоритмы в реальных задачах, пока находятся в стадии разработки. Тем не менее создание новых фундаментальных алгоритмов считается одним из ключевых шагов на пути к практическому применению квантовых вычислений.