研究人员在 世外桃源一家专注于光子量子计算的加拿大公司，声称通过在可访问云的 Borealis 机器上运行的实验实现了量子计算优势。 术语“量子优势”（有时称为量子霸权）是指量子机器执行经典计算机难以处理的特定计算任务的情况。 最新的实验涉及从分布中抽取样本进行对应的测量，每个样本需要 36 微秒的 Xanadu 的 Borealis，而该团队估计世界上最快的超级计算机需要 9000 年才能使用最知名的算法对相同的实验进行建模.
本实验中的任务是高斯玻色子采样 (GBS) 的一个示例 - 一种用于光学量子计算机的简化框架，其中光的量子态在被测量之前通过干涉仪（具有可调节参数的光学网络，指示光子如何干涉）发送在输出。 这种设计比通用量子计算机更简单，并且作为 乔纳森·拉沃伊，Xanadu 的系统集成团队负责人解释说，它的应用程序受到限制。 “重要的是要强调，量子优势机器的构建目的是证明量子计算能力的基本原理，而不一定是为了解决直接的‘有用’问题，”Lavoie 说。 “后者可能需要容错和纠错。”
基于先前的量子优势结果
以前的量子计算优势声称遇到了一些争议。 在 2019，谷歌的一个团队 宣布量子优势 使用超导（而不是光子）技术，虽然这已经 在社区内讨论. 最近，来自中国科学技术大学的实验人员做了 类似的主张 对于两个实验（也执行 GBS），称为 九章 和 九丈2.0. 虽然取得了可观的技术成就， 进一步的论文 对他们的结果提出问题。 尼古拉斯·克萨达与 Lavoie 一起领导该项目，现在是蒙特利尔理工学院的助理教授，他指出“需要更多的理论和验证工具”。 Quesada 的工作继续着眼于这些验证任务。
Borealis 在几个方面与九张不同，包括尺寸：拥有 216 种不同模式（不同的可访问量子态），Xanadu 的机器比之前的 144 种记录显着增加。Xanadu 还使用了一种新的 GBS 设计，可以延迟光学环路中的光子光纤干扰后续脉冲，这有助于抑制错误并提高可扩展性。 这项最新工作的一个特别成就是实施了将这些光纤稳定到远低于光波长数量级的技术，如 a 博客文章 由 Xanadu 的团队发布。
新设置意味着并非所有可能的 GBS 配置都可以执行。 “对于光子学，当人们想要编码反映现实世界应用实例的有趣问题时，需要使用通用可编程干涉仪，这通常会带来重大损失，”Quesada 说。 “所以这绝对是一个艰巨的挑战。”
然而，北欧化工确实允许在所提议的结构范围内实现完全可编程性，而之前的这种规模的 GBS 实验在模式之间具有固定的相互作用。 产生光的量子态、检测率和快速电光切换方面的进步允许额外的灵活性，这改变了脉冲以足够高的速度干涉以实现所有可能的操作的组件的设置。
经典计算机竞相赶上量子优势
Borealis 在量子优势演示中是独一无二的，因为公众现在可以访问这台机器并通过 Xanadu 的云服务远程提交作业。 然而，GBS 是否产生任何有用的计算超出了量子优势的证明，仍然不确定。 此外，正如 Quesada 解释的那样，当谈到 GBS 的应用时，需要进一步研究以了解“是否有经典算法可以很好地完成这项工作，从而消除对量子机器的需求”。 尽管如此，这一成就“确实有助于建立信心，我们的硬件开发和软件控制系统正走在正确的轨道上，以便在 Xanadu 构建容错光子量子计算机，”Lavoie 告诉 物理世界.
