Kutatók a Xanadu, egy fotonikus kvantumszámításra szakosodott kanadai cég azt állítja, hogy kvantumszámítási előnyt ért el a felhőben elérhető Borealis gépükön végzett kísérlettel. A „kvantumelőny” kifejezés (néha kvantumfölénynek is nevezik) olyan helyzetre utal, amelyben egy kvantumgép olyan meghatározott számítási feladatokat hajt végre, amelyek egy klasszikus számítógép számára megoldhatatlanok lennének. A legújabb kísérlet során olyan méréseket végeznek, amelyek megfelelnek egy eloszlásból mintavételezésnek, és a Xanadu-féle Borealis mintánként 36 mikroszekundumot vesz igénybe, míg a csapat becslése szerint a világ leggyorsabb szuperszámítógépének 9000 évbe telik, míg a legismertebb algoritmusok segítségével modellezi ugyanazt a kísérletet. .
Ebben a kísérletben a feladat a Gauss-bozon mintavétel (GBS) példája – egy egyszerűsített keretrendszer optikai kvantumszámítógépekhez, amelyben a fény kvantumállapotait egy interferométeren (optikai hálózaton, hangolható paraméterekkel, amelyek meghatározzák a fotonok interferenciáját) keresztül küldik a mérés előtt. a kimeneteknél. Ez a kialakítás egyszerűbb, mint egy univerzális kvantumszámítógép, és mint pl Jonathan Lavoie, a Xanadu rendszerintegrációs csapatvezetője, magyarázza, korlátozott alkalmazásai vannak. „Fontos hangsúlyozni, hogy a kvantumelőnyös gépeket azzal a céllal építették, hogy valami alapvető dolgot bizonyítsanak a kvantumszámítási képességről, nem feltétlenül egy azonnali „hasznos” probléma megoldására” – mondja Lavoie. "Ez utóbbi valószínűleg hibatűrést és hibajavítást igényel."
A korábbi kvantumelőnyök eredményeire építve
A kvantumszámítási előnyökről szóló korábbi állítások némi ellentmondásba ütköztek. Ban ben 2019, a Google csapata bejelentette a kvantumelőnyt szupravezető (fotonikus helyett) technológiát alkalmazva, bár ez volt vitáznak a közösségen belül. A közelmúltban a Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem kísérletezői készítettek hasonló állítások néven ismert két kísérlethez (szintén GBS-t végezve). jiuzhang és a Jiuzhang 2.0. Bár jelentős technológiai vívmány, további papírok kérdéseket tesz fel eredményeikkel kapcsolatban. Nicolás Quesada, aki Lavoie mellett vezette a projektet, jelenleg pedig a Polytechnique Montréal adjunktusa, megjegyzi, hogy „több elméleti és ellenőrző eszközre van szükség”. Quesada munkája továbbra is ezeket az ellenőrzési feladatokat vizsgálja.
A Borealis több szempontból is különbözik a Jiuzhangtól, beleértve a méretét is: 216 különböző móddal (különböző hozzáférhető kvantumállapotokkal) a Xanadu gépe jelentős növekedést jelent a korábbi 144 rekordhoz képest. A Xanadu a GBS új kialakítását is használja, amely késlelteti a fotonokat az optikai hurokban. szálakat, mielőtt zavarják a következő impulzusokat, ami segít elnyomni a hibákat és javítja a méretezhetőséget. Ennek a legújabb munkának az egyik különleges vívmánya az olyan technikák alkalmazása, amelyekkel ezeket a szálakat a fény hullámhosszának nagyságrendje alatti hosszúságúra stabilizálták, amint azt egy blogbejegyzés a Xanadu-i csapat adta ki.
Az új beállítás azt jelenti, hogy a GBS nem minden lehetséges konfigurációja hajtható végre. „A fotonika esetében, amikor az ember a valós alkalmazáspéldányokat tükröző érdekes problémákat akar kódolni, hozzá kell férnie egy univerzális programozható interferométerhez, ami általában jelentős veszteségekkel jár” – mondja Quesada. "Szóval ez határozottan nehéz kihívás."
A Borealis azonban lehetővé teszi a teljes programozhatóságot a javasolt struktúra korlátain belül, míg a korábbi ilyen léptékű GBS-kísérletek rögzített interakciókat mutattak a módok között. A további rugalmasságot a fény kvantumállapotainak generálásában, az észlelési sebességben és a gyors elektro-optikai kapcsolásban elért előrelépések teszik lehetővé, amelyek megváltoztatják azon komponensek beállításait, amelyeknél az impulzusok kellően nagy sebességgel interferálnak az összes lehetséges művelet végrehajtásához.
A klasszikus számítógépek versenyeznek a kvantumelőnyök felzárkóztatásáért
A Borealis egyedülálló a kvantumelőnyök demonstrációi között, mivel a nyilvánosság mostantól hozzáférhet ehhez a géphez, és távolról is beküldheti a feladatokat a Xanadu felhőszolgáltatásán keresztül. Az azonban, hogy a GBS a kvantumelőny demonstrálásán túlmenően hoz-e hasznos számításokat, még mindig bizonytalan. Továbbá, amint Quesada kifejti, a GBS alkalmazásaival kapcsolatban további kutatásokra van szükség annak megértéséhez, hogy „vannak-e olyan klasszikus algoritmusok, amelyek elég jól ellátják a feladatot, így semmissé téve a kvantumgépek szükségességét”. Mindazonáltal ez az eredmény „valóban segít abban, hogy bizalom alakuljon ki abban, hogy hardverfejlesztési és szoftvervezérlő rendszereink jó úton haladnak egy hibatűrő fotonikus kvantumszámítógép megépítéséhez Xanaduban” – mondja Lavoie. Fizika Világa.
