Квантовый компьютер. Устройство Jiuzhang намного быстрее суперкомпьютеров

У команды китайских ученых есть Квантовый компьютер разработана, что, по мнению ее авторов, демонстрирует превосходство квантов. Преимущество калькулятора Jiuzhang проявляется в скорости вычислений. По данным китайской исследовательской группы, их квантовому компьютеру потребовалось всего 200 секунд для выполнения вычислений, на выполнение которых у самого быстрого обычного компьютера потребовались бы миллионы лет.

природа https://www.nature.com/articles/d41586-020-03434-7

В октябре прошлого года официальные лица Google подтвердили ранее опубликованное в СМИ сообщение о достижении квантового превосходства. Созданный ими компьютер Sycamore казался долгожданным прорывом в Квантовые вычисления быть. Инженеры Google сообщили, что их квантовый компьютер решил проблему всего за три минуты, на решение которой даже лучшим обычным машинам потребовались бы тысячи лет.

Квантовые компьютеры могут намного превзойти обычные машины. Цель состоит в том, чтобы создать так называемый "Квантовое превосходствоКомпьютер Sycamore достиг этого преимущества только в очень конкретном случае. Эксперимент инженеров Google заключался в выполнении случайных операций над кубитами и считывании результата. Полученное предложение цифр, закодированных в двоичной системе, было проверено, чтобы гарантировать, что их распределение является правильным. Эти вычисления не особенно полезны, но они сильно влияют на вычислительную мощность устройства.

Источник изображения: природа https://www.nature.com/articles/d41586-020-03434-7; Хансен Чжун

Цзючжан

Квантовые компьютеры - все еще новая область. Ученые всего мира работают над самыми разными проектами. В «Науке» китайские ученые предоставили информацию о своем квантовом компьютере и его производительности. Однако ваш компьютер отличается от компьютера Google.

В основе явора лежат кубиты, то есть квантовые биты, представленные сильно охлажденными сверхпроводящими материалами. В то время как классические компьютеры выполняют вычисления с битами, которые могут иметь одно из двух состояний (обычно обозначаемых 1 или 0), квантовые биты или кубиты могут существовать в нескольких состояниях одновременно. Это позволяет им решать проблемы быстрее, чем классические компьютеры.

Но хотя теории, предсказывающие, что квантовые вычисления победят эти классические вычисления, существовали десятилетиями, создание практических квантовых компьютеров оказалось намного сложнее.

Ученые из Китая создали квантовый компьютер на основе фотонов. Они использовали лазерные лучи для выполнения расчетов, которые были практически невозможны на обычных компьютерах. Это так называемый гауссовский Отбор проб бозона (GBS). Цзючжан за считанные минуты сделал то, что на лучших из существующих суперкомпьютеров заняло бы миллионы лет.

Отбор проб бозона

Проблема с выборкой бозонов состоит в том, чтобы вычислить распределение вероятностей многих бозонов - категорий элементарных частиц, включая фотоны - чьи квантовые волны интерферируют друг с другом, так что положение частиц по существу отображается на графике. Другими словами, речь идет о вычислении выходной мощности линейной оптической схемы, имеющей несколько входов и выходов.

Китайские ученые сконструировали машину, в которой фотоны отправляются параллельно цепи и, оказавшись внутри, разделяются светоделителями или зеркалами. Стоит отметить, что когда два фотона одновременно попадают в один и тот же светоделитель, они оба движутся по одному и тому же пути. Задача метода дискретизации бозонов - угадать распределение фотонов на выходе - угадать из конфигурации фотонов на входе выходной конфигурации. Обычные компьютеры очень быстро заходят в тупик, пытаясь вычислить распределения такой системы.

Jiuzhang был построен для обработки 100 входов и 100 выходов с 300 светоделителями и 75 зеркалами. Вся оптическая система была взаимосвязана, так что каждый фотон мог войти в систему в любой точке и снова выйти в любой точке.

Компьютер Jiuzhang, разработанный китайскими учеными, нашел решение проблемы сканирования бозона за 200 секунд. Ученые также подсчитали, что для таких расчетов потребуется 2,5 миллиарда лет на китайском суперкомпьютере TaihuLight (который в настоящее время считается третьим по мощности суперкомпьютером в мире).