Tutkijat Xanadu, kanadalainen fotoniseen kvanttilaskentaan erikoistunut yritys, väittää saavuttaneensa kvanttilaskentaetua kokeella, joka suoritettiin heidän pilvikäyttöisellä Borealis-koneella. Termi "kvanttietu" (kutsutaan joskus kvanttiylivoimaksi) viittaa tilanteeseen, jossa kvanttikone suorittaa tiettyjä laskennallisia tehtäviä, jotka olisivat klassiselle tietokoneelle vaikeaselkoisia. Uusimmassa kokeessa, joka sisältää mittauksia, jotka vastaavat näytteen ottamista jakaumasta, kestää Xanadun Borealis 36 mikrosekuntia näytettä kohden, kun taas ryhmä arvioi, että maailman nopeimman supertietokoneen mallintamiseen saman kokeen tunnetuimpien algoritmien avulla kuluisi 9000 vuotta. .
Tämän kokeen tehtävänä on esimerkki Gaussin bosoninäytteenotosta (GBS) – yksinkertaistetusta kehyksestä optisille kvanttitietokoneille, joissa valon kvanttitilat lähetetään interferometrin (optinen verkko, jossa on säädettävät parametrit, jotka määräävät kuinka fotonit häiritsevät) läpi ennen mittaamista. lähdöissä. Tämä rakenne on yksinkertaisempi kuin yleinen kvanttitietokone, ja kuten Jonathan Lavoie, Xanadun järjestelmäintegraatiotiimin johtaja, kertoo, että sillä on rajoitettuja sovelluksia. "On tärkeää korostaa, että kvanttietukoneet rakennetaan tarkoituksena todistaa jotain perustavanlaatuista kvanttilaskennan tehosta, ei välttämättä välittömän "hyödyllisen" ongelman ratkaisemiseksi", Lavoie sanoo. "Jälkimmäinen vaatii todennäköisesti vikasietoisuutta ja virheenkorjausta."
Aiempien kvanttietutulosten pohjalta
Aiemmat väitteet kvanttilaskennallisista eduista ovat kohdanneet jonkin verran kiistaa. Sisään 2019, Googlen tiimi ilmoitettu kvanttietu käyttäen suprajohtavaa (fotonisen) teknologiaa, vaikka näin on ollutkin keskusteltu yhteisössä. Viime aikoina Kiinan tiede- ja teknologiayliopiston kokeilijat tekivät vastaavat väitteet kahdelle kokeelle (jotka suorittavat myös GBS:n), jotka tunnetaan nimellä jiuzhang ja Jiuzhang 2.0. Vaikka se on huomattava teknologinen saavutus, lisää papereita herättää kysymyksiä tuloksistaan. Nicolás Quesada, joka johti projektia Lavoien rinnalla ja on nyt apulaisprofessori Polytechnique Montréalissa, toteaa, että "tarvitaan lisää teoria- ja varmennustyökaluja". Quesadan työ jatkaa näiden tarkastustehtävien tarkastelua.
Borealis eroaa Jiuzhangista useilla tavoilla, mukaan lukien koolla: Xanadun koneessa on 216 erilaista tilaa (eri saatavilla olevat kvanttitilat) ja se edustaa merkittävää kasvua aiemmasta ennätyksestä 144. Xanadu käyttää myös uutta GBS-muotoilua, joka viivästyttää fotoneja optisissa silmukoissa. kuitua ennen kuin ne häiritsevät myöhempiä pulsseja, mikä auttaa estämään virheet ja parantaa skaalautuvuutta. Eräs tämän uusimman työn erityinen saavutus on tekniikat, jotka on toteutettu näiden kuitujen stabiloimiseksi pituuksiin, jotka ovat paljon valon aallonpituuden luokkaa pienempiä, kuten blogi julkaisi Xanadu-tiimi.
Uusi asetus tarkoittaa, että kaikkia mahdollisia GBS-konfiguraatioita ei voida suorittaa. "Kun fotoniikassa halutaan koodata mielenkiintoisia ongelmia, jotka heijastavat todellisia sovellusesiintymiä, tarvitaan pääsy yleiseen ohjelmoitavaan interferometriin, mikä tyypillisesti aiheuttaa merkittäviä häviöitä", Quesada sanoo. "Joten tämä on ehdottomasti kova haaste."
Borealis sallii kuitenkin täyden ohjelmoitavuuden ehdotetun rakenteen rajoissa, kun taas aikaisemmissa tämän mittakaavan GBS-kokeissa oli kiinteä vuorovaikutus moodien välillä. Lisäjoustavuuden mahdollistavat valon kvanttitilojen generoinnin edistyminen, tunnistusnopeus ja nopea sähköoptinen kytkentä, joka muuttaa komponenttien asetuksia, joissa pulssit häiritsevät riittävän suurella nopeudella kaikkien mahdollisten toimintojen toteuttamiseksi.
Klassiset tietokoneet kilpailevat saavuttaakseen kvanttiedun
Borealis on ainutlaatuinen kvanttietujen joukossa, koska yleisö voi nyt käyttää tätä konetta ja lähettää töitä etänä Xanadun pilvipalvelun kautta. On kuitenkin edelleen epävarmaa, tuottaako GBS mitään hyödyllisiä laskelmia kvanttiedun osoittamisen lisäksi. Lisäksi, kuten Quesada selittää, GBS:n sovellusten osalta lisätutkimusta tarvitaan, jotta ymmärrettäisiin, "onko olemassa klassisia algoritmeja, jotka voivat tehdä työn riittävän hyvin, mikä mitätöi kvanttikoneiden tarpeen". Siitä huolimatta tämä saavutus "auttaa todella rakentamaan luottamusta siihen, että laitteistokehitys- ja ohjelmistonohjausjärjestelmämme ovat oikealla tiellä rakentaaksemme vikasietoisen fotonisen kvanttitietokoneen Xanadussa", Lavoie kertoo. Fysiikan maailma.
