Китайский квантовый компьютер демонстрирует квантовое превосходство

Команда исследователей, связанных с несколькими учреждениями в Китае, построила и протестировала фотонный квантовый компьютер, демонстрирующий квантовое превосходство. В своей статье, опубликованной в журнале Science, группа описывает свой компьютер, который они называют Jiuzhang, и то, насколько хорошо он работал при отборе проб гауссовых бозонов.

Квантовые компьютеры могут значительно превосходить обычные машины при выполнении определенных задач. Цель состоит в том, чтобы достичь того, что стало известно как «квантовое превосходство», когда квантовый компьютер может превзойти обычные компьютеры по крайней мере в одном типе задач.

До сих пор только один компьютер когда-либо достигал этого подвига — устройство Sycamore от Google. А поскольку эта область все еще нова, исследователи по всему миру работают над совершенно разными конструкциями.

В основе Sycamore лежали кубиты, представленные сверхпроводящими материалами. В рамках этой новой работы группа ученых из Китая разработала квантовый компьютер на основе фотонов, способный выполнять единственный конкретный тип вычислений — выборку бозонов.

Отбор проб бозона — это средство для расчета выходного сигнала прямой оптической схемы, имеющей несколько входов и выходов. Это осуществляется путем создания машины, в которой фотоны отправляются в цепь параллельно и, оказавшись внутри, разделяются светоделителями.

Расщепленные фотоны продолжают движение по цепи, встречая зеркала и другие светоделители. Примечательно, что если два фотона сталкиваются с одним и тем же разделителем одновременно, оба нерасщепленных фотона будут следовать по одному из путей от разделителя.

Процесс повторяется, что приводит к распределению чисел, которые представляют выходной сигнал сети. Обычные компьютеры очень быстро «увязают» при попытке вычислить распределения такой системы. Jiuzhang был построен для обработки 100 входов и 100 выходов с использованием 300 светоделителей и 75 зеркал.

Исследователи обнаружили, что квантовому компьютеру Jiuzhang потребовалось около 200 секунд, чтобы дать ответ.

Они отметили, что самому быстрому суперкомпьютеру в мире потребовалось бы приблизительно 2,5 миллиарда лет, чтобы выполнить те же вычисления, — яркий пример квантового превосходства.