Čínští výzkumníci vytvořili optický obvodově řízený kvantový superpočítač

Tým výzkumníků z různých výzkumných ústavů po celé Číně nedávno prokázal kvantovou převahu díky fotonnímu kvantovému počítači. Článek nedávno zveřejněný v časopise Science popisuje kvantový počítač jako „Jiuzhang“.

Jak uvádí LiveScience, kvantový počítač, který byl navržen především výzkumníky z Univerzity vědy a technologie, je údajně podstatně výkonnější než kvantový počítač navrženým společností Google (GOOGL ) v roce 2019. V roce 2019 společnost Google tvrdila, že navrhla první počítač, který dosáhl „kvantové převahy“, což odkazuje na použití kvantových počítačů k překonání současných tradičních superpočítačů. Údajně je Jiuzhang přibližně 10 miliardkrát rychlejší než kvantový počítač navrženým společností Google.

V posledních letech Čína investovala大量ně do oblasti kvantového počítání, financování výzkumu na národní laboratoři pro kvantové informační vědy za přibližně 10 miliard dolarů. Kromě toho je Čína目前 jedním z světových lídrů v oblasti kvantové sítě. Kvantová síť využívá kvantové mechaniky k zakódování dat, zatímco jsou přenášena na dlouhé vzdálenosti.

Kvantové počítače využívají jedinečných vlastností kvantových částic, aby získaly lepší výkon než tradiční počítače. Klasické počítače mohou zpracovávat pouze data, která existují v jednom ze dvou různých stavů. Bitové v tomto binárním systému používají jedničky a nuly k reprezentaci dat a jsou inherentně omezeny ve srovnání s kvantovými bity (qubity), které mohou existovat ve více než dvou stavech současně. Tato vlastnost umožňuje kvantovým počítačům zpracovávat složitější problémy a provádět úkoly mnohem rychleji než i ty nejlepší superpočítače dnes.

Bylo dlouho teoretizováno, že kvantové počítače by mohly dramaticky překonat moderní počítače, ale výroba spolehlivého kvantového počítače je inženýrskou výzvou, která stále pokračuje. Kvantové počítače často potřebují být umístěny v kontrolovaném prostředí, které brání fluktuacím teploty nebo jiných environmentálních proměnných, které by mohly ovlivnit výpočty kvantového počítače. Výzkumné skupiny po celém světě experimentovaly s různými způsoby, jak postavit kvantové počítače. Zatímco kvantový počítač společnosti Google spoléhal na supravodivé materiály integrované s čipy, Jiuzhang spoléhá na optické obvody.

Abyste otestovali Jizhang, výzkumný tým jej nechal vypočítat výstup obvodu, který používá světlo a vrátí seznam čísel. Tento proces je znám jako Gaussovo vzorkování bosonů. Cílem bylo detekovat co nejvíce fotonů. Jiuzhang je sám o sobě optickým obvodem a podařilo se mu detekovat průměrně 43 fotonů, přičemž dosáhl rekordu 76 fotonů.

Podle článku zveřejněného v časopise Science trvalo přibližně 200 sekund, aby se generoval seznam čísel pro každou zkušební jízdu kvantového počítače. Tradiční superpočítače by potřebovaly přibližně 2,5 miliardy let, aby generovaly stejný seznam čísel. Pokud stejná míra výpočtu platí i pro ostatní úkoly, kvantové počítače by mohly provádět výpočty přibližně 100 bilionkrát rychleji než tradiční superpočítače.

Je důležité poznamenat, že Jiuzhang může provádět pouze úzký rozsah úkolů, pro které byl vyvinut, a to ty, které se týkají Gaussova vzorkování bosonů. Jiuzhang není obecný kvantový počítač. Nicméně je to krok směrem k vytvoření praktických kvantových počítačů.

Jak uvádí TechXplore, počítač Jiuzhang není jediným nedávným příkladem pokroku v technologiích založených na světle s potenciálním dopadem na umělou inteligenci. Tým výzkumníků nedávno přezkoumal nedávný pokrok v oblasti aplikace optického počítání na vizuálně-počítací technologie a zjistil, že optické počítačové platformy mohou potenciálně spolupracovat s hlubokými neuronovými sítěmi.

Výzkumný tým studoval několik příkladů optického počítání spolu s umělou inteligencí a zjistil, že inference založená na umělou inteligencí na základě světla pohybujícího se přes optické zařízení může být použita k vytvoření nových forem vizuálně-počítacích technologií. Tyto zahrnují optické neuronové sítě, které mohou rychle zpracovávat a klasifikovat objekty bez potřeby externího napájení, spoléhající se na příchozí světlo k výkonu výpočtů.

Zařízení s umělou inteligencí fungující v systémech, jako jsou chytré domy, vzdálené senzory a autonomní vozidla, by mohla zvýšit výkon běžného elektronického počítače pomocí světla k rychlé analýze objektů a prostředí obklopujícího objekt. Hybridní optické počítačové systémy by mohly využít jak flexibilitu tradičních počítačů, tak paralelní a rychlost optických počítačů.