Китайські дослідники створили оптичний контурно-керований квантовий суперкомп’ютер

Команда дослідників з різних дослідницьких інститутів по всьому Китаю недавно продемонструвала квантову зверхність завдяки фотонному квантовому комп’ютеру. Стаття, опублікована в журналі Science, описує квантовий комп’ютер як “Jiuzhang”.

Як повідомляє LiveScience, квантовий комп’ютер, розроблений в основному дослідниками з Університету науки і технологій, суттєво потужніший за квантовий комп’ютер, розроблений компанією Google у 2019 році. У 2019 році Google заявила, що створила перший комп’ютер, який досяг “квантової зверхності”, що означає використання квантових комп’ютерів для перевершення поточних традиційних суперкомп’ютерів. Як повідомляється, Jiuzhang у 10 мільярдів разів швидший за квантовий комп’ютер, розроблений Google.

За останні кілька років Китай зробив величезні інвестиції в галузі квантових обчислень, фінансуючи дослідження в Національній лабораторії квантової інформації за приблизно 10 мільярдів доларів. Крім того, Китай зараз є одним з світових лідерів у галузі квантової мережі. Квантові мережі використовують квантову механіку для кодування даних під час їх передачі на великі відстані.

Квантові комп’ютери використовують унікальні властивості квантових частинок для отримання кращої продуктивності, ніж традиційні комп’ютери. Класичні комп’ютери можуть обробляти дані лише у одному з двох різних станів. Біти в цій двійковій системі використовують одиниці та нулі для представлення даних і є внутрішньо обмеженими порівняно з квантовими бітами (кубітами), які можуть існувати в більш ніж двох станах одночасно. Ця властивість дозволяє квантовим комп’ютерам обробляти більш складні завдання та виконувати операції значно швидше, ніж навіть найкращі суперкомп’ютери сьогодні.

Довгий час вважалося, що квантові комп’ютери можуть суттєво перевершити сучасні комп’ютери, але створення надійного квантового комп’ютера залишається інженерним викликом. Квантові комп’ютери часто потрібно розміщувати в контрольованих середовищах, які запобігають коливанням температури або інших змінних середовища, які могли б вплинути на розрахунки квантового комп’ютера. Дослідницькі групи по всьому світу експериментували з різними способами побудови квантових комп’ютерів. Хоча квантовий комп’ютер Google використовував надпровідні матеріали, інтегровані з чіпами, Jiuzhang використовує оптичні контури.

Для тестування Jizhang дослідницька команда мала його розрахувати вихід контуру, який використовує світло і повертає список чисел. Цей процес відомий як Gaussian Boson Sampling. Метою було виявити якомога більше фотонів. Jiuzhang є оптичним контуром і він зміг виявити в середньому 43 фотони, встановивши рекорд у 76 фотонів.

Згідно зі статтею, опублікованою в Science, для генерації списку чисел для кожного випробувального запуску квантового комп’ютера знадобилось приблизно 200 секунд. Традиційні суперкомп’ютери витратили б близько 2,5 мільярдів років на генерацію того ж списку чисел. Якщо така ж швидкість обчислень буде справедливою 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 вузький діапазон завдань, для яких він був розроблений, тих, які центруються навколо Gaussian Boson Sampling. Jiuzhang не є загальним квантовим комп’ютером. Однак це крок до створення практичних квантових комп’ютерів.

Як повідомляє TechXplore, комп’ютер Jiuzhang не є єдиним недавнім прикладом прогресу в технології обчислень на основі світла, який має потенційний вплив на штучний інтелект. Команда дослідників недавно переглянула недавні досягнення щодо застосування оптичних обчислень до візуально-обчислювальних технологій і виявила, що оптичні платформи обчислень можуть потенційно поєднуватися з глибокими нейронними мережами.

Дослідницька команда вивчила кілька прикладів оптичних обчислень разом з ІІ для того, щоб виявити, що висновки ІІ на основі руху світла через оптичні пристрої можуть бути використані для створення нових форм візуально-обчислювальних технологій. До них належать оптичні нейронні мережі, які можуть швидко обробляти та класифікувати об’єкти без потреби в зовнішньому джерелі живлення, покладаючись на надходяще світло для виконання обчислень.

Пристрої ІІ, що працюють в системах, таких як розумні будинки, віддалені сенсори та автономні транспортні засоби, можуть підвищити потужність звичайного електронного комп’ютера за допомогою світла для швидкого аналізу об’єктів та навколишнього середовища. Гібридні оптичні комп’ютерні системи можуть використовувати як гнучкість традиційних комп’ютерів, так і паралелізм та швидкість оптичних комп’ютерів.