Китайські дослідники створили оптичний квантовий суперкомп’ютер

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

За повідомленнями LiveScience, квантовий комп’ютер, розроблений в основному дослідниками з Університету науки і технологій, значно потужніший за квантовий комп’ютер, розроблений Google (GOOGL ) в 2019 році. У 2019 році Google заявила, що створила перший комп’ютер, який досяг “квантової переваги”, що означає використання квантових комп’ютерів для перевершення сучасних традиційних суперкомп’ютерів. За повідомленнями, 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 в 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 задачі та виконувати завдання набагато 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 потребують розташування в контрольованих середовищах, які запобігають коливанням температури або інших змінних середовища, які можуть 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 схеми.

Для тестування Jizhang дослідницька команда мала його розрахувати вивід схеми, яка використовує світло і повертає список чисел. Цей процес відомий як Гауссове вибіркове зразкування бозонів. Метою було виявити якомога більше фотонів. Jiuzhang є оптичною схемою сама по собі і вона змогла виявити в середньому 43 фотони, досягнувши рекорду в 76 фотонів.

За даними статті, опублікованої в Science, для генерації списку чисел для кожного випробування квантового комп’ютера знадобився приблизно 200 секунд. Традиційні суперкомп’ютери потребували б близько 2,5 мільярдів років для генерації того самого списку чисел. Якщо така ж швидкість обчислень зберігається 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 вона була розроблена, а саме ті, які пов’язані з Гауссовим вибірковим зразкуванням бозонів. Jiuzhang не є загальним квантовим комп’ютером. Однак це крок до створення практичних квантових комп’ютерів.

За повідомленнями TechXplore, комп’ютер Jiuzhang не є єдиним недавнім прикладом досягнень у сфері обчислень на основі світла, які можуть мати потенційний вплив на штучний інтелект. Команда дослідників переглянула недавні досягнення щодо застосування оптичних обчислень до візуальних обчислень, і виявила, що платформи оптичних обчислень можуть потенційно поєднуватися з глибокими нейронними мережами.

Дослідницька команда вивчила кілька прикладів оптичних обчислень разом з ІІ для того, щоб знайти, що висновки ІІ на основі світла, яке рухається через оптичні пристрої, можуть бути використані для створення нових форм візуальних обчислень. 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 поєднувати гнучкість традиційних комп’ютерів з паралелізмом та швидкістю оптичних комп’ютерів.