Teadlased XanaduKanada fotoonilisele kvantandmetöötlusele spetsialiseerunud ettevõte väidab, et on saavutanud kvantarvutuse eelise nende pilvele juurdepääsetava Borealis masinaga tehtud katsega. Mõiste "kvantieelis" (mida mõnikord nimetatakse ka kvantülemaks) viitab olukorrale, kus kvantmasin täidab spetsiifilisi arvutusülesandeid, mis oleksid klassikalise arvuti jaoks raskesti lahendatavad. Viimane katse, mis hõlmab mõõtmisi, mis vastavad jaotusest proovi võtmisele, võtab Xanadu Borealisel proovi kohta 36 mikrosekundit, samas kui töörühma hinnangul kuluks maailma kiireimal superarvutil 9000 aastat, et sama katse modelleerida, kasutades tuntumaid algoritme. .
Selle katse ülesanne on näide Gaussi bosoni proovivõtmisest (GBS) – optiliste kvantarvutite lihtsustatud raamistik, milles valguse kvantolekud saadetakse enne mõõtmist läbi interferomeetri (optiline võrk, mille häälestatavad parameetrid määravad, kuidas footonid häirivad). väljundite juures. See disain on lihtsam kui universaalne kvantarvuti ja nagu Jonathan Lavoie, Xanadu süsteemiintegratsiooni meeskonna juht, selgitab, et sellel on piiratud rakendused. "Oluline on rõhutada, et kvanteelisega masinad on ehitatud eesmärgiga tõestada midagi põhjapanevat kvantarvutuse võimsuse kohta, mitte tingimata kohese "kasuliku" probleemi lahendamiseks, " ütleb Lavoie. "Viimane nõuab tõenäoliselt tõrketaluvust ja veaparandust."
Tuginedes varasematele kvanteelise tulemustele
Varasemad väited kvantarvutuste eelise kohta on tekitanud mõningaid vaidlusi. sisse 2019, Google'i meeskond välja kuulutatud kvanteelise ülijuhtiva (fotoonilise) tehnoloogia kasutamine, kuigi see on olnud kogukonna sees arutatud. Hiljuti tegid Hiina teaduse ja tehnoloogia ülikooli eksperimenteerijad sarnased väited kahe katse jaoks (samuti sooritades GBS), mida tuntakse kui Jiuzhang ja Jiuzhang 2.0. Kuigi see on märkimisväärne tehnoloogiline saavutus, edasised paberid tõstatada küsimusi nende tulemuste kohta. Nicolás Quesada, kes juhtis projekti koos Lavoie'ga ja on nüüd Polytechnique Montréali dotsent, märgib, et "vaja on rohkem teooria- ja kontrollitööriistu." Quesada jätkab nende kontrollimisülesannete uurimist.
Borealis erineb Jiuzhangist mitmel viisil, sealhulgas suuruse poolest: 216 erineva režiimiga (erinevad juurdepääsetavad kvantolekud) on Xanadu masin võrreldes eelmise rekordiga 144 märkimisväärset kasvu. Xanadu kasutab ka GBS-i jaoks uut kujundust, mis lükkab edasi footoneid optiliste ahelates. kiudaineid enne, kui need häirivad järgnevaid impulsse, mis aitab vältida vigu ja parandab skaleeritavust. Selle viimase töö üks konkreetne saavutus on meetodid, mida on rakendatud nende kiudude stabiliseerimiseks pikkusteks, mis on palju allpool valguse lainepikkuse suurusjärku, nagu on arutatud blogi postitus avaldas Xanadu meeskond.
Uus seadistus tähendab, et kõiki GBS-i võimalikke konfiguratsioone ei saa teostada. "Kui fotoonika jaoks soovitakse kodeerida huvitavaid probleeme, mis peegeldavad tegelikke rakendusjuhte, on vaja juurdepääsu universaalsele programmeeritavale interferomeetrile, mis tavaliselt toob kaasa märkimisväärseid kadusid, " ütleb Quesada. "Seega on see kindlasti raske väljakutse."
Borealis võimaldab siiski täielikku programmeeritavust kavandatud struktuuri piires, samas kui varasematel selle skaala GBS-i katsetel oli fikseeritud interaktsioon režiimide vahel. Täiendavat paindlikkust võimaldavad edusammud valguse kvantolekute genereerimisel, tuvastuskiirus ja kiire elektrooptiline ümberlülitus, mis muudab komponentide sätteid, mille juures impulsid häirivad piisavalt suure kiirusega, et teostada kõiki võimalikke toiminguid.
Klassikalised arvutid võistlevad kvanteelisele järele jõudmiseks
Borealis on kvanteeliste demonstratsioonide hulgas ainulaadne selle poolest, et avalikkus pääseb nüüd sellele masinale juurde ja esitab töid eemalt Xanadu pilveteenuse kaudu. Siiski on endiselt ebakindel, kas GBS teeb mingeid kasulikke arvutusi peale kvanteelise demonstreerimise. Lisaks, nagu Quesada selgitab, on GBS-i rakenduste osas vaja täiendavaid uuringuid, et mõista, "kas on olemas klassikalisi algoritme, mis suudavad seda tööd piisavalt hästi teha, tühistades vajaduse kvantmasinate järele". Sellegipoolest aitab see saavutus "tõeliselt suurendada kindlustunnet, et meie riistvaraarendus- ja tarkvarajuhtimissüsteemid on õigel teel, et ehitada Xanadusse tõrketaluv fotooniline kvantarvuti," räägib Lavoie. Füüsika maailm.
