الباحثون في اكسانادو، وهي شركة كندية متخصصة في الحوسبة الكمومية الضوئية ، تدعي أنها حققت ميزة حسابية كمومية من خلال تجربة أجريت على آلة بورياليس التي يمكن الوصول إليها عبر السحابة. يشير مصطلح "الميزة الكمومية" (تسمى أحيانًا التفوق الكمي) إلى الموقف الذي تقوم فيه الآلة الكمومية بمهام حسابية محددة من شأنها أن تكون مستعصية على الكمبيوتر الكلاسيكي. أحدث تجربة ، والتي تتضمن أخذ قياسات تتوافق مع سحب عينة من التوزيع ، تأخذ بورياليس Xanadu 36 ميكروثانية لكل عينة ، بينما يقدر الفريق أن الأمر سيستغرق 9000 عام لأسرع كمبيوتر عملاق في العالم لنمذجة نفس التجربة باستخدام أفضل الخوارزميات المعروفة .
المهمة في هذه التجربة هي مثال لأخذ عينات البوزون الغاوسي (GBS) - إطار مبسط لأجهزة الكمبيوتر الكمومية الضوئية حيث يتم إرسال الحالات الكمومية للضوء من خلال مقياس التداخل (شبكة ضوئية ذات معلمات قابلة للضبط تحدد كيفية تداخل الفوتونات) قبل أن يتم قياسها في النواتج. هذا التصميم أبسط من كمبيوتر كمي عالمي ، وكما جوناثان لافوييوضح ، رئيس فريق تكامل الأنظمة في Xanadu ، أنه قد قيد التطبيقات. يقول لافوي: "من المهم التأكيد على أن آلات المزايا الكمومية تُبنى بغرض إثبات شيء أساسي حول قوة الحوسبة الكمومية ، وليس بالضرورة لحل مشكلة" مفيدة "فورية". "من المرجح أن يتطلب هذا الأخير التسامح مع الخطأ وتصحيح الخطأ."
بناء على نتائج ميزة الكم السابقة
قوبلت ادعاءات الميزة الحسابية الكمية السابقة ببعض الجدل. في 2019، فريق في Google أعلن عن ميزة كمية باستخدام تقنية التوصيل الفائق (بدلاً من الفوتونية) ، على الرغم من أن هذا كان كذلك تمت مناقشته داخل المجتمع. في الآونة الأخيرة ، قام مجربون من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين بعمل مطالبات مماثلة بالنسبة لتجربتين (تؤديان أيضًا GBS) المعروفة باسم جيوتشانغ و جيوزانج 2.0. على الرغم من الإنجاز التكنولوجي الكبير ، أوراق أخرى تثير أسئلة حول نتائجها. نيكولاس كيسادا، الذي قاد المشروع جنبًا إلى جنب مع Lavoie ويعمل الآن أستاذًا مساعدًا في Polytechnique Montréal ، يلاحظ أن "هناك حاجة إلى المزيد من أدوات النظرية والتحقق". يستمر عمل كيسادة في النظر في مهام التحقق هذه.
يختلف Borealis عن Jiuzhang بعدة طرق ، بما في ذلك الحجم: مع 216 وضعًا مميزًا (حالات كمية مختلفة يمكن الوصول إليها) ، تمثل آلة Xanadu زيادة كبيرة عن الرقم القياسي السابق البالغ 144. يستخدم Xanadu أيضًا تصميمًا جديدًا لـ GBS يؤخر الفوتونات في حلقات بصرية الألياف قبل أن تتداخل مع النبضات اللاحقة ، مما يساعد على قمع الأخطاء وتحسين قابلية التوسع. أحد الإنجازات المحددة لهذا العمل الأخير هو التقنيات التي تم تنفيذها لتثبيت هذه الألياف لأطوال أقل بكثير من ترتيب الطول الموجي للضوء ، كما تمت مناقشته في بلوق وظيفة نشره الفريق في Xanadu.
يعني الإعداد الجديد أنه لا يمكن تنفيذ جميع التكوينات الممكنة لـ GBS. يقول كيسادا: "بالنسبة للضوئيات ، عندما يرغب المرء في ترميز مشكلات مثيرة للاهتمام تعكس حالات تطبيق في العالم الحقيقي ، يحتاج المرء إلى الوصول إلى مقياس تداخل عالمي قابل للبرمجة ، والذي سينطوي عادةً على خسائر كبيرة". "لذلك هذا بالتأكيد تحد صعب."
ومع ذلك ، يسمح Borealis بإمكانية البرمجة الكاملة ضمن حدود الهيكل المقترح ، في حين أن تجارب GBS السابقة لهذا المقياس لها تفاعلات ثابتة بين الأوضاع. المرونة الإضافية مسموح بها من خلال التقدم في توليد الحالات الكمية للضوء ، ومعدل الكشف ، والتبديل الكهروضوئي السريع ، والذي يغير إعدادات المكونات التي تتداخل فيها النبضات بسرعة عالية بما يكفي لتنفيذ جميع العمليات الممكنة.
تتسابق أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية للحاق بالميزة الكمية
يعد Borealis فريدًا من بين عروض الميزات الكمية حيث يمكن للجمهور الآن الوصول إلى هذا الجهاز وإرسال الوظائف عن بُعد عبر خدمة Xanadu السحابية. ومع ذلك ، لا يزال من غير المؤكد ما إذا كانت GBS تنتج أي حسابات مفيدة تتجاوز إثبات الميزة الكمية. علاوة على ذلك ، كما يوضح كيسادا ، عندما يتعلق الأمر بتطبيقات GBS ، هناك حاجة إلى مزيد من البحث لفهم "ما إذا كانت هناك خوارزميات كلاسيكية يمكنها القيام بالمهمة بشكل جيد بما فيه الكفاية وبالتالي إبطال الحاجة إلى الآلات الكمومية". ومع ذلك ، فإن هذا الإنجاز "يساعد حقًا في بناء الثقة في أن تطوير الأجهزة وأنظمة التحكم في البرامج لدينا تسير على المسار الصحيح لبناء كمبيوتر كمومي ضوئي يتسامح مع الأخطاء في Xanadu" ، كما يقول لافوي عالم الفيزياء.
