Araştırmacılar XanaduFotonik kuantum hesaplama konusunda uzmanlaşmış Kanadalı bir şirket, bulut erişimli Borealis makinesinde çalıştırılan bir deneyle kuantum hesaplama avantajı elde ettiğini iddia ediyor. "Kuantum avantajı" (bazen kuantum üstünlüğü olarak da adlandırılır) terimi, bir kuantum makinesinin klasik bir bilgisayar için zorlu olabilecek belirli hesaplama görevlerini yerine getirdiği bir durumu ifade eder. Bir dağıtımdan bir örnek çizmeye karşılık gelen ölçümler almayı içeren en son deney, Xanadu'nun Borealis'ini örnek başına 36 mikrosaniye alırken, ekip dünyanın en hızlı süper bilgisayarının aynı deneyi en iyi bilinen algoritmaları kullanarak modellemesinin 9000 yıl süreceğini tahmin ediyor. .
Bu deneydeki görev, Gauss bozon örneklemesinin (GBS) bir örneğidir - optik kuantum bilgisayarları için basitleştirilmiş bir çerçeve olup, burada ışığın kuantum durumları, ölçülmeden önce bir interferometre (fotonların nasıl müdahale ettiğini belirleyen ayarlanabilir parametrelere sahip bir optik ağ) aracılığıyla gönderilir. çıkışlarda. Bu tasarım evrensel bir kuantum bilgisayardan daha basittir ve Jonathan LavoieXanadu'da sistem entegrasyon ekibi lideri, kısıtlı uygulamalara sahip olduğunu açıklıyor. Lavoie, "Kuantum avantajına sahip makinelerin, kuantum hesaplamanın gücü hakkında temel bir şeyi kanıtlamak amacıyla üretildiğini vurgulamak önemlidir, acil bir 'yararlı' sorunu çözmek için değil," diyor. “İkincisi muhtemelen hata toleransı ve hata düzeltme gerektirecektir.”
Önceki kuantum avantajı sonuçları üzerine inşa etmek
Önceki kuantum hesaplama avantajı iddiaları bazı tartışmalarla karşılandı. İçinde 2019, Google'da bir ekip açıklanan kuantum avantajı süper iletken (fotonik yerine) teknolojisini kullanmakla birlikte, bu topluluk içinde tartışılan. Daha yakın zamanlarda, Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden deneyciler, benzer iddialar olarak bilinen iki deney (aynı zamanda GBS gerçekleştiren) için jiuzhang ve Jiuzhang 2.0. Önemli bir teknolojik başarı olmasına rağmen, diğer kağıtlar sonuçları hakkında sorular sorun. Nicolas QuesadaLavoie ile birlikte projeyi yöneten ve şu anda Polytechnique Montréal'de yardımcı doçent olan , "daha fazla teori ve doğrulama aracına ihtiyaç duyulduğunu" belirtiyor. Quesada'nın çalışmaları bu doğrulama görevlerini incelemeye devam ediyor.
Borealis, boyut da dahil olmak üzere Jiuzhang'dan çeşitli şekillerde farklıdır: 216 farklı mod (farklı erişilebilir kuantum durumları) ile Xanadu'nun makinesi, önceki 144 rekordan önemli bir artışı temsil eder. Xanadu ayrıca GBS için optik döngülerdeki fotonları geciktiren yeni bir tasarım kullanır. Hataları bastırmaya yardımcı olan ve ölçeklenebilirliği artıran sonraki darbelere müdahale etmeden önce fiber. Bu son çalışmanın özel bir başarısı, bu lifleri, bir makalede tartışıldığı gibi, ışığın dalga boyunun çok altındaki uzunluklarda stabilize etmek için uygulanan tekniklerdir. blog yazısı ekip tarafından Xanadu'da yayınlandı.
Yeni kurulum, olası tüm GBS yapılandırmalarının gerçekleştirilemeyeceği anlamına gelir. Quesada, "Fotonik için, gerçek dünyadaki uygulama örneklerini yansıtan ilginç sorunları kodlamak istediğinde, evrensel bir programlanabilir interferometreye erişim gerekir, bu da genellikle önemli kayıplara neden olur" diyor. "Yani bu kesinlikle zor bir meydan okuma."
Ancak Borealis, önerilen yapının sınırları dahilinde tam programlanabilirliğe izin verirken, bu ölçeğin önceki GBS deneylerinde modlar arasında sabit etkileşimler vardı. Ek esnekliğe, ışığın kuantum durumlarının üretilmesindeki ilerlemeler, algılama hızı ve darbelerin tüm olası işlemleri uygulamak için yeterince yüksek bir hızda müdahale ettiği bileşenlerin ayarlarını değiştiren hızlı elektro-optik anahtarlama ile izin verilir.
Klasik bilgisayarlar kuantum avantajını yakalamak için yarışıyor
Borealis, halkın artık bu makineye erişebilmesi ve işleri Xanadu'nun bulut hizmeti aracılığıyla uzaktan gönderebilmesi açısından kuantum avantajı gösterileri arasında benzersizdir. Bununla birlikte, GBS'nin kuantum avantajının gösterilmesinin ötesinde herhangi bir yararlı hesaplama üretip üretmediği hala belirsizdir. Ayrıca, Quesada'nın açıkladığı gibi, GBS uygulamaları söz konusu olduğunda, “işi yeterince iyi yapabilen ve böylece kuantum makinelerine olan ihtiyacı ortadan kaldıran klasik algoritmaların olup olmadığını” anlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır. Bununla birlikte, bu başarı "donanım geliştirme ve yazılım kontrol sistemlerimizin Xanadu'da hataya dayanıklı bir fotonik kuantum bilgisayar oluşturmak için doğru yolda olduğuna dair güven oluşturmaya gerçekten yardımcı oluyor" diyor Lavoie. Fizik dünyası.
