Rekordowy chiński superkomputer wyznacza kamień milowy w nowej supremacji kwantowej

Mamy kolejny kamień milowy w dziedzinie obliczeń kwantowych, ponieważ naukowcy w Chinach zaprezentowali superszybki 66-kilobitowy superkomputer o nazwie Zuchongzhi, który jest najpotężniejszą maszyną tego rodzaju, jaką widzieliśmy do tej pory w jednej znaczącej skali.

Wydajność Zuchongzhi jest niewątpliwie imponująca: wykonał pewne zadanie z benchmarku kwantowego w około 70 minut, a jego twórcy twierdzą, że najpotężniejszy „klasyczny” (nie kwantowy) superkomputer na świecie potrzebowałby około ośmiu lat, aby wyprzedzić tę samą grupę. rachunków.

Oznacza to, że Zuchongzhi może twierdzić Supremacja kwantowa, który jest umieszczony w Statystyki ilościowe Wskazuje to, że urządzenie może wykonywać zadania wykraczające poza najlepsze klasyczne komputery. To był hit bar wcześniej, ale bardzo rzadko.

Naukowcy wyjaśniają w „Nasza praca jest jednoznaczną i bezużyteczną kwantową przewagą obliczeniową klasycznych obliczeń w rozsądnym czasie”. papier prepress opis eksperymentu.

„Programowalna platforma obliczeń kwantowych o wysokiej rozdzielczości otwiera nowe drzwi do badania nowych zjawisk wieloobiektowych i wdrażania złożonych algorytmów kwantowych”.

Schematyczny projekt procesora kwantowego Zuchongzhi. (Chiński Uniwersytet Nauki i Techniki)

Kubity kwantowe, czyli kubity, mają fundamentalną przewagę nad klasycznymi kubitami obliczeniowymi, ponieważ nie tylko są ustalone jako 1 lub 0, ale mogą również skutecznie działać jednocześnie, dzięki kilku sztuczkom kwantowym zwanym zakładka, co znacznie zwiększa dostępną moc obliczeniową.

Chociaż liczba kubitów kwantowych nie jest jedynym wyznacznikiem mocy komputera kwantowego, jest ona prawdopodobnie najważniejsza. W tym konkretnym artykule Zuchongzhi użył 56 kubitów (z 66 dostępnych kubitów) do rozwiązania dobrze znanego, ale bardzo złożonego problemu obliczeniowego: próbkowania rozkładu wyjściowego losowych obwodów kwantowych.

Zadanie zostało uznane za około 100 do 1000 razy trudniejsze niż to, które wcześniej wykonał 54-kubitowy komputer kwantowy Sycamore firmy Google i pokazuje, jaką różnicę w wydajności może spowodować każdy dodatkowy kubit.

Warto jednak zauważyć, że istnieją różne podejścia do obliczeń kwantowych: Zuchongzhi wykorzystuje obwody optyczne i fotony do zarządzania kubitami i manipulowania nimi, podczas gdy Sycamore opiera się na elektronach i nadprzewodnikach. Mogą również występować różnice w sposobie obliczania i pomiaru wyników.

Ważną kwestią jest również wszechstronność – czy komputer kwantowy może wykonywać wiele zadań, czy tylko jedno, do którego został zbudowany (Sycamore i Zuchongzhi mają tutaj wysokie wyniki i mogą wykonywać wiele zadań jednocześnie).

Mając to wszystko na uwadze, porównywanie tych maszyn ze sobą nie zawsze jest szczególnie pouczające lub wnikliwe, chociaż nie ma wątpliwości, że to, co mamy tutaj, jest kolejnym ważnym krokiem naprzód w dziedzinie obliczeń kwantowych.

Z dużą ilością prototypów Komputery kwantowe Być może zastanawiasz się, dlaczego niektórzy naukowcy wciąż zastanawiają się, czy obliczenia kwantowe kiedykolwiek staną się praktyczną technologią. Dzieje się tak dlatego, że używane dziś maszyny są nadal eksperymentalne i wymagają bardzo precyzyjnych, ultrazimnych warunków laboratoryjnych do działania, zwykle przez bardzo krótki okres czasu.

Innymi słowy, nie będziesz miał jeszcze komputera kwantowego na swoim biurku — chociaż z każdym kamieniem milowym, do którego naukowcy mają dostęp, coraz bardziej zbliżamy się do uświadomienia sobie prawdziwego potencjału obliczeń kwantowych.

Powinniśmy dołączyć ostrzeżenie dotyczące tych odkryć, ponieważ badania nie zostały jeszcze zweryfikowane, ale biorąc pod uwagę zapis zespołu i szczegóły ich eksperymentów, z pewnością zasługuje to na naszą uwagę – i fizyk Peter Knight z Imperial College London w Wielkiej Brytanii , jest jednym z naukowców, którzy powitali rozwój.

„Jestem tym naprawdę podekscytowany” — powiedział Knight, który nie był zaangażowany w badania. nowy Świat. „W ten sposób pokazało to, o czym zawsze myśleliśmy, że wiemy, ale nie udowodniono empirycznie, że zawsze można pokonać klasyczną maszynę, dodając tylko kilka kubitów”.

Wyniki zostały opublikowane na stronie prepress موقع arXiv.org.