Китайські дослідники створили квантовий суперкомп’ютер, керований оптичною схемою

Команда дослідників з різних дослідницьких інститутів Китаю нещодавно продемонструвала квантову перевагу завдяки фотонному квантовому комп’ютеру. Стаття, нещодавно опублікована журналом Science, описує квантовий комп’ютер як «Цзючжан».

Як повідомляє LiveScienceПовідомляється, що квантовий комп’ютер, розроблений переважно дослідниками з Університету науки і технологій, є значно потужнішим за квантовий комп’ютер, розроблений Google у 2019 році. У 2019 році Google стверджував, що розробив перший комп’ютер, який досяг «квантової переваги». », де йдеться про використання квантових комп’ютерів, щоб перевершити поточні традиційні суперкомп’ютери. Як повідомляється, Цзючжан приблизно в 10 мільярдів разів швидший за квантовий комп’ютер, розроблений Google.

За останні кілька років Китай зробив значні інвестиції в сферу квантових обчислень, профінансувавши дослідження в національній Національній лабораторії квантових інформаційних наук приблизно на 10 мільярдів доларів. Крім того, на даний момент Китай є одним зі світових лідерів квантових мереж. Квантова мережа використовує квантову механіку для кодування даних, які передаються на великі відстані.

Квантові комп’ютери використовують переваги унікальних властивостей квантових частинок, щоб отримати кращу продуктивність, ніж традиційні комп’ютери. Класичні комп’ютери можуть обробляти лише дані, які існують в одному з двох різних станів. Біти в цій двійковій системі використовують одиниці та нулі для представлення даних, і вона за своєю суттю обмежена порівняно з квантовими бітами (кубітами), які можуть існувати в більш ніж двох станах одночасно. Ця властивість дозволяє квантовим комп’ютерам вирішувати складніші проблеми та обробляти завдання набагато швидше, ніж навіть найкращі суперкомп’ютери сьогодні.

Давно існує теорія про те, що квантові комп’ютери можуть значно випередити сучасні комп’ютери, але створення надійного квантового комп’ютера є інженерною проблемою, яка все ще триває. Квантові комп’ютери часто потрібно розташовувати в контрольованому середовищі, яке запобігає коливанням температури або інших змінних навколишнього середовища, які можуть порушити обчислення квантового комп’ютера. Дослідницькі групи по всьому світу експериментували з різними способами створення квантових комп’ютерів. У той час як квантовий комп’ютер Google, який отримав перемогу, покладався на надпровідні матеріали, інтегровані в чіпи, Цзючжан покладався на оптичні схеми.

Щоб перевірити Jizhang, дослідницька група змусила її обчислити вихідний сигнал схеми, яка використовує світло та повертає список чисел. Цей процес відомий як Вибірка гауссового бозона. Метою було виявити якомога більше фотонів. Jiuzhang — це сама оптична схема, і їй вдалося виявити в середньому 43 фотони, встановивши рекорд у 76 фотонів.

Відповідно до статті, опублікованої в Science, на створення списку чисел для кожного пробного запуску квантового комп’ютера знадобилося приблизно 200 секунд. Традиційним суперкомп’ютерам знадобилося б близько 2.5 мільярдів років, щоб створити той самий список чисел. Якщо така ж швидкість обчислень актуальна для інших завдань, квантові комп’ютери можуть виконувати обчислення приблизно в 100 трильйонів разів швидше, ніж традиційні суперкомп’ютери.

Важливо відзначити, що Jiuzhang може виконувати лише вузьке коло завдань, для яких він був розроблений, ті, які зосереджені навколо дискретизації бозона Гауса. Jiuzhang не є звичайним квантовим комп’ютером. Однак це крок до створення практичних квантових комп’ютерів.

Як повідомляє TechXplore, комп’ютер Jiuzhang — не єдиний недавній приклад прогресу в обчислювальних технологіях на основі світла, який потенційно впливає на штучний інтелект. Група дослідників нещодавно проаналізувала останні досягнення щодо застосування оптичних обчислень до візуальних обчислювальних технологій, виявивши, що оптичні обчислювальні платформи потенційно можуть взаємодіяти з глибокими нейронними мережами.

Дослідницька група вивчила кілька прикладів оптичних обчислень разом із штучним інтелектом, щоб виявити, що штучний інтелект на основі світла, що рухається через оптичні пристрої, можна використовувати для створення нових форм візуальних обчислювальних технологій. До них належать оптичні нейронні мережі, які можуть швидко обробляти та класифікувати об’єкти без потреби у зовнішньому джерелі живлення, покладаючись на вхідне світло для живлення обчислень.

Пристрої штучного інтелекту, що працюють у таких системах, як розумні будинки, дистанційні датчики та автономні транспортні засоби, могли б підвищити потужність звичайного електронного комп’ютера, використовуючи світло для швидкого аналізу об’єктів і навколишнього середовища. Гібридні оптичні комп’ютерні системи могли б використовувати як гнучкість традиційних комп’ютерів, так і паралелізм і швидкість оптичних комп’ютерів.