Китайские исследователи создали оптическую цепь-контролируемый квантовый суперкомпьютер

Команда исследователей из различных исследовательских институтов по всей Китаю недавно продемонстрировала квантовое превосходство благодаря фотонному квантовому компьютеру. Статья, недавно опубликованная в журнале Science, описывает квантовый компьютер как “Jiuzhang”.

Как сообщает LiveScience, квантовый компьютер, разработанный в основном исследователями из Университета науки и технологий, якобы значительно более мощный, чем квантовый компьютер, разработанный Google в 2019 году. В 2019 году Google заявил, что он разработал первый компьютер, который смог достичь “квантового превосходства”, что означает использование квантовых компьютеров для превосходства над текущими традиционными суперкомпьютерами. Якобы, Jiuzhang примерно в 10 миллиардов раз быстрее квантового компьютера, разработанного Google.

В последние годы Китай сделал огромные инвестиции в области квантовых вычислений, финансируя исследования в Национальной лаборатории квантовой информатики примерно на 10 миллиардов долларов. Кроме того, Китай в настоящее время является одним из мировых лидеров в квантовой сетевой технологии. Квантовая сетевая технология использует квантовую механику для кодирования данных при их передаче на большие расстояния.

Квантовые компьютеры используют уникальные свойства квантовых частиц, чтобы получить лучшую производительность, чем традиционные компьютеры. Классические компьютеры могут обрабатывать только данные, которые существуют в одном из двух разных состояний. Биты в этой двоичной системе используют единицы и нули для представления данных и внутренне ограничены по сравнению с квантовыми битами (кубитами), которые могут существовать в более чем двух состояниях одновременно. Это свойство позволяет квантовым компьютерам решать более сложные проблемы и обрабатывать задачи намного быстрее, чем даже лучшие суперкомпьютеры сегодня.

Долгое время считалось, что квантовые компьютеры могут значительно превосходить современные компьютеры, но создание надежного квантового компьютера является инженерной задачей, которая все еще продолжается. Квантовые компьютеры часто должны находиться в контролируемых средах, которые предотвращают колебания температуры или других переменных окружающей среды, которые могли бы нарушить расчеты квантового компьютера. Исследовательские группы по всему миру экспериментировали с различными способами построения квантовых компьютеров. В то время как квантовый компьютер Google полагался на сверхпроводящие материалы, интегрированные с чипами, Jiuzhang полагается на оптические цепи.

Чтобы протестировать Jizhang, исследовательская команда имела его для расчета вывода цепи, которая использует свет и возвращает список чисел. Этот процесс известен как Gaussian Boson Sampling. Целью было обнаружить как можно больше фотонов. Jiuzhang является оптической цепью сам по себе и он смог обнаружить в среднем 43 фотона, установив рекорд в 76 фотонов.

Согласно статье, опубликованной в Science, потребовалось примерно 200 секунд, чтобы сгенерировать список чисел для каждого испытания квантового компьютера. Традиционные суперкомпьютеры потребовали бы около 2,5 миллиардов лет, чтобы сгенерировать тот же список чисел. Если та же скорость вычислений сохранится для других задач, квантовые компьютеры могут быть able to выполнить вычисления примерно в 100 триллионов раз быстрее, чем традиционные суперкомпьютеры.

Важно отметить, что Jiuzhang может выполнять только узкий диапазон задач, для которых он был разработан, которые центрируются вокруг Gaussian Boson Sampling. Jiuzhang не является общим квантовым компьютером. Однако это шаг к созданию практических квантовых компьютеров.

Как сообщает TechXplore, компьютер Jiuzhang не является единственным недавним примером достижений в технологии световых компьютеров, которые могут иметь потенциальное влияние на искусственный интеллект. Команда исследователей недавно рассмотрела недавние достижения в применении оптических компьютеров к визуально-вычислительным технологиям и обнаружила, что оптические компьютерные платформы могут потенциально работать с глубокими нейронными сетями.

Исследовательская команда изучила несколько примеров оптических компьютеров вместе с ИИ и обнаружила, что ИИ-инференция на основе света, движущегося через оптические устройства, может быть использована для создания новых форм визуально-вычислительных технологий. Это включает оптические нейронные сети, которые могут быстро обрабатывать и классифицировать объекты без необходимости внешнего источника питания, полагаясь на входящий свет для питания вычислений.

Устройства ИИ, работающие в системах, таких как умные дома, удаленные датчики и автономные транспортные средства, могут повысить мощность обычного электронного компьютера, используя свет для быстрого анализа объектов и окружающей среды. Гибридные оптические компьютерные системы могут использовать как гибкость традиционных компьютеров, так и параллелизм и скорость оптических компьютеров.