חוקרים ב Xanadu, חברה קנדית המתמחה במחשוב קוונטי פוטוני, טוענת שהשיגה יתרון חישובי קוונטי עם ניסוי שנערך על מכונת Borealis הנגישה לענן שלהם. המונח "יתרון קוונטי" (המכונה לפעמים עליונות קוונטית) מתייחס למצב שבו מכונה קוונטית מבצעת משימות חישוביות ספציפיות שיהיו בלתי ניתנות לפתרון עבור מחשב קלאסי. הניסוי האחרון, הכולל לקיחת מדידות התואמות לשרטוט דגימה מהתפלגות, לוקח ל-Borealis של Xanadu 36 מיקרו-שניות לדגימה, בעוד שהצוות מעריך שייקח 9000 שנה עד למחשב העל המהיר בעולם ליצור מודל של אותו ניסוי באמצעות האלגוריתמים הידועים ביותר. .
המשימה בניסוי זה היא דוגמה לדגימת בוזון גאוס (GBS) - מסגרת פשוטה למחשבים קוונטיים אופטיים שבה מצבי אור קוונטיים נשלחים דרך אינטרפרומטר (רשת אופטית עם פרמטרים ניתנים לכוונון המכתיבים כיצד הפוטונים מפריעים) לפני שנמדדים ביציאות. עיצוב זה פשוט יותר ממחשב קוונטי אוניברסלי, וכדומה יונתן לבואה, מוביל צוות אינטגרציית מערכות ב-Xanadu, מסביר, שיש לה יישומים מוגבלים. "חשוב להדגיש שמכונות יתרון קוונטי בנויות במטרה להוכיח משהו מהותי על כוחו של מחשוב קוונטי, לאו דווקא כדי לפתור בעיה 'שימושית' מיידית", אומר לבוי. "זה האחרון כנראה ידרוש סובלנות תקלות ותיקון שגיאות."
בהתבסס על תוצאות יתרון קוונטי קודמות
טענות קודמות של יתרון חישובי קוונטי נתקלו במחלוקת מסוימת. ב 2019, צוות בגוגל הכריז על יתרון קוונטי תוך שימוש בטכנולוגיה מוליכת-על (במקום פוטונית), למרות שכך היה מתווכחים בתוך הקהילה. לאחרונה, ניסויים מאוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין הכינו טענות דומות עבור שני ניסויים (המבצעים גם GBS) המכונה ג'יוז'אנג ו Jiuzhang 2.0. למרות הישג טכנולוגי ניכר, ניירות נוספים להעלות שאלות לגבי התוצאות שלהם. ניקולס קסדה, שהוביל את הפרויקט לצד לבוי וכיום עוזר פרופסור בפוליטכניקה מונטריאול, מציין כי "דרושים יותר כלי תיאוריה ואימות". עבודתה של Quesada ממשיכה לבחון את משימות האימות הללו.
Borealis שונה מ-Jiuzhang בכמה דרכים, כולל גודל: עם 216 מצבים שונים (מצבי קוונטיים נגישים שונים), המכונה של Xanadu מייצגת עלייה משמעותית מהשיא הקודם של 144. Xanadu משתמשת גם בעיצוב חדש עבור GBS המעכב פוטונים בלולאות של אופטי. סיבים לפני שהם מפריעים לפולסים הבאים, מה שעוזר לדכא שגיאות ומשפר את המדרגיות. הישג מסוים של עבודה אחרונה זו הוא טכניקות שיושמו לייצוב סיבים אלה לאורכים הרבה מתחת לסדר אורך הגל של האור, כפי שנדון ב- בלוג פורסם על ידי הצוות ב-Xanadu.
ההגדרה החדשה פירושה שלא ניתן לבצע את כל התצורות האפשריות של GBS. "עבור פוטוניקה, כשרוצים לקודד בעיות מעניינות המשקפות מופעי יישומים בעולם האמיתי, צריך גישה לאינטרפרומטר אוניברסלי הניתן לתכנות, שבדרך כלל יגרום להפסדים משמעותיים", אומר Quesada. "אז זה בהחלט אתגר קשה."
עם זאת, Borealis מאפשרת תכנות מלאה בגבולות המבנה המוצע, בעוד לניסויי GBS קודמים בקנה מידה זה היו אינטראקציות קבועות בין מצבים. הגמישות הנוספת מתאפשרת על ידי התקדמות ביצירת מצבי אור קוונטיים, קצב הזיהוי ומיתוג אלקטרו-אופטי מהיר, אשר משנה את הגדרות הרכיבים שבהם פולסים מפריעים במהירות גבוהה מספיק כדי ליישם את כל הפעולות האפשריות.
מחשבים קלאסיים דוהרים להדביק את היתרון הקוונטי
Borealis היא ייחודית בין הדגמות היתרון הקוונטי בכך שהציבור יכול כעת לגשת למכונה הזו ולהגיש עבודות מרחוק באמצעות שירות הענן של Xanadu. עם זאת, עדיין לא ברור אם GBS מייצר חישובים שימושיים מעבר להדגמה של יתרון קוונטי. יתר על כן, כפי שמסבירה Quesada, בכל הנוגע ליישומים של GBS, נדרש מחקר נוסף כדי להבין "האם ישנם אלגוריתמים קלאסיים שיכולים לעשות את העבודה מספיק טוב ובכך לבטל את הצורך במכונות קוונטיות". אף על פי כן, הישג זה "באמת עוזר לבנות ביטחון שמערכות פיתוח החומרה ובקרת התוכנה שלנו נמצאות בדרך הנכונה לבנות מחשב קוונטי פוטוני סובלני תקלות ב-Xanadu", אומר לבוי. עולם הפיזיקה.
