Специалисты физического и геологического факультетов МГУ совершили значительный прорыв в области анализа сейсмических данных, создав инновационный алгоритм на базе квантовых вычислителей нового поколения. Революционная разработка открывает возможности для построения детальных трехмерных моделей геологической среды, значительно превосходя традиционные методы по скорости и точности. Внедрение технологии обещает кардинально улучшить эффективность разведки нефтяных месторождений. Исследование было реализовано в рамках программы Междисциплинарной научно-образовательной школы МГУ «Фотонные и квантовые технологии. Цифровая медицина».
В современной геологоразведке ключевую роль играет процесс инверсии сейсмических данных, позволяющий расшифровывать структуру и состав подземных пород на основе анализа отраженных сейсмических волн. Несмотря на применение мощнейших суперкомпьютеров, обработка таких данных традиционными методами требует колоссальных временных затрат. Именно поэтому внедрение квантовых вычислений открывает принципиально новые горизонты в данной области.
Современное развитие квантовых технологий идет по пути создания вентильных квантовых компьютеров, которые в перспективе должны стать универсальными вычислительными системами с высокой отказоустойчивостью. Хотя полноценные квантовые компьютеры пока остаются делом будущего, уже сейчас активно развиваются гибридные системы и квантово-инспирированные вычислители — так называемые «отжигатели». Ведущие технологические компании, включая D-Wave, Toshiba, Fujitsu, Hitachi и NTT, создали устройства, способные обрабатывать миллионы бинарных переменных, что открывает широкие возможности для практического применения.
Исследовательская группа МГУ разработала передовой подход к решению трехмерных задач сейсмической инверсии, используя одномерное приближение и инновационные методы обработки данных. «Мы применили байесовский подход, который позволяет максимизировать точность модели с учетом всей доступной информации. Сложность задачи заключается в необходимости оптимизации многомерной нелинейной функции со сложной структурой, и именно здесь квантовый отжиг демонстрирует свое превосходство над классическими методами», — объясняет Николай Малетин, эксперт кафедры сейсмометрии и геоакустики геологического факультета МГУ.
Исследователи успешно адаптировали сложную задачу оптимизации для работы с квантовыми отжигателями, создав эффективный метод конвертации в формат QUBO (квадратичная бинарная оптимизация без ограничений). Практические тесты показали впечатляющие результаты: новый метод способен анализировать модели с 50-100 геологическими слоями за одну итерацию, обеспечивая высочайшую точность с погрешностью всего 3-5%.
Михаил Токарев, заместитель декана геологического факультета МГУ, с оптимизмом смотрит в будущее: «Мы видим огромный потенциал в применении квантового отжига для геостатистической инверсии, включая байесовскую линеаризованную AVO-инверсию. Стохастическая природа квантового отжига идеально подходит для задач с множеством возможных решений. Наша междисциплинарная команда продолжит развивать это перспективное направление».
Источник информации: пресс-служба МГУ
Источник фото: ru.123rf.com
Источник: scientificrussia.ru
