研究者は ザナドゥは、フォトニック量子コンピューティングを専門とするカナダの企業であり、クラウドにアクセス可能なBorealisマシンで実験を実行することで、量子計算の利点を実現したと主張しています。 「量子超越性」（量子超越性と呼ばれることもある）という用語は、量子機械が古典的なコンピューターでは扱いにくい特定の計算タスクを実行する状況を指します。 分布からサンプルを抽出することに対応する測定を行う最新の実験では、サンプルあたり36マイクロ秒のXanaduのBorealisが必要ですが、チームは、世界最速のスーパーコンピューターが最もよく知られているアルゴリズムを使用して同じ実験をモデル化するのに9000年かかると見積もっています。 。
この実験のタスクは、ガウスボソンサンプリング（GBS）の例です。これは、光の量子状態が測定前に干渉計（光子の干渉方法を指示する調整可能なパラメーターを持つ光ネットワーク）を介して送信される光量子コンピューターの簡略化されたフレームワークです。出力で。 この設計は、ユニバーサル量子コンピューターよりも単純です。 ジョナサン・ラヴォワ、Xanaduのシステム統合チームリーダーは、アプリケーションを制限していると説明しています。 「量子アドバンテージマシンは、量子コンピューティングの力について基本的なことを証明することを目的として構築されていることを強調することが重要です。必ずしも当面の「有用な」問題を解決するためではありません」とLavoie氏は言います。 「後者には、フォールトトレランスとエラー訂正が必要になる可能性があります。」
以前の量子アドバンテージの結果に基づいて構築
以前の量子計算の利点の主張は、いくつかの論争に直面しています。 の 2019、Googleのチーム 量子超越性を発表 （フォトニックの代わりに）超伝導技術を使用していますが、これは コミュニティ内で討論。 最近では、中国科学技術大学の実験者が 同様の主張 として知られているXNUMXつの実験（GBSも実行） 九章 & 九章2.0。 かなりの技術的成果ですが、 さらなる論文 彼らの結果について質問をする。 ニコラス・ケサーダLavoieと一緒にプロジェクトを主導し、現在はPolytechniqueMontréalの助教授である、は、「より多くの理論と検証ツールが必要である」と述べています。 Quesadaの仕事は、これらの検証タスクを引き続き検討しています。
Borealisは、サイズを含むいくつかの点でJiuzhangと異なります。216の異なるモード（異なるアクセス可能な量子状態）を備えたXanaduのマシンは、以前の記録である144から大幅に増加しています。Xanaduは、光のループ内の光子を遅らせるGBSの新しい設計も使用しています。後続のパルスに干渉する前にファイバを使用します。これにより、エラーが抑制され、スケーラビリティが向上します。 この最新の研究のXNUMXつの特定の成果は、これらのファイバーを光の波長のオーダーよりはるかに短い長さに安定化するために実装された技術です。 ブログ投稿 Xanaduのチームによって公開されました。
新しいセットアップは、GBSのすべての可能な構成を実行できるわけではないことを意味します。 「フォトニクスの場合、実際のアプリケーションインスタンスを反映した興味深い問題をエンコードする場合は、ユニバーサルプログラマブル干渉計にアクセスする必要があります。これは通常、大きな損失を伴います」とQuesada氏は言います。 「それで、これは間違いなく難しい挑戦です。」
ただし、Borealisは、提案された構造の範囲内で完全なプログラム可能性を許可しますが、このスケールの以前のGBS実験では、モード間の相互作用が固定されていました。 追加の柔軟性は、光の量子状態、検出率、およびパルスがすべての可能な操作を実装するのに十分な高速で干渉するコンポーネントの設定を変更する高速電気光学スイッチングの進歩によって可能になります。
古典的なコンピューターは量子超越性に追いつくために競争します
Borealisは、一般の人々がこのマシンにアクセスし、Xanaduのクラウドサービスを介してリモートでジョブを送信できるという点で、量子超越性のデモンストレーションの中でユニークです。 ただし、GBSが量子超越性の実証を超えて有用な計算を生成するかどうかは、まだ不明です。 さらに、Quesadaが説明しているように、GBSのアプリケーションに関しては、「十分に機能し、量子マシンの必要性を無効にすることができる古典的なアルゴリズムがあるかどうか」を理解するために、さらなる研究が必要です。 それにもかかわらず、この成果は、「当社のハードウェア開発およびソフトウェア制御システムが、Xanaduでフォールトトレラントなフォトニック量子コンピューターを構築するための正しい軌道に乗っているという確信を築くのに本当に役立ちます」とLavoieは語っています。 物理学の世界.
