Фотонный квантовый компьютер Научно-технического университета в Шанхае решил задачу за время, которое самому мощному «классическому» суперкомпьютеру потребовалось бы 2,5 миллиарда лет.
Такое достижение называют «квантовым превосходством» — использованием преимуществ квантовых компьютеров в задачах, решение которых на обычных полупроводниковых системах заняло бы существенно больше времени. Китайские специалисты не первые, кто достиг этого, но их схема радикально отличается от той, что использовал прежний «рекордсмен» — компания… GoogleРезультаты эксперимента ученых из Научно-технического университета Китая. опубликовали в журнале ScienceАссоциация содействия развитию науки США ( AAAS).
Квантовый компьютер, разработанный китайскими специалистами, построен на оптической схеме, где единицы информации – одиночные фотоны. В этом подходе отсутствует необходимость в сложных системах охлаждения благодаря работе при комнатной температуре. Однако, для работы такой системы требуется высокая точность настройки всех компонентов, а архитектура не универсальна и разрабатывается для конкретных задач. Кроме того, скорость генерации кубитов в фотонной схеме ниже, чем у других аналогов (сверхпроводниковых цепочек). Google, например).
В эксперименте квантовый компьютер решал задачу бозонного семплирования. Для этого использовали 50 состояний фотонов с учетом поляризации и положения в пространстве, 100 детекторов одиночных фотонов и 100-модовый интерферометр. Чтобы подтвердить случайность распределения, специалисты провели расчеты на китайском суперкомпьютере. Sunway TaihuLightКонечно же, проводили не полные расчёты, а оценочные: свободных два с половиной миллиарда лет у экспериментаторов не имелось. Стоит отметить, что на аренду времени мэйнфрейма для проверки данных пришлось потратить четыреста тысяч долларов.
Важно отметить, что квантовые компьютеры только начинаю делать первые шаги — до решения реальных задач с помощью современных технологий ещё далеко. Предыдущее сообщение и нынешнее достижение китайских специалистов — лишь демонстрации возможностей. Для их выполнения специально подбирают самые доступные из «невычислимых» для классических суперкомпьютеров алгоритмов.
По поводу «превосходства» детища Google — вычислителя Sycamore — на нашем сайте уже выходилНегативный отзыв о данном исследовании. Стоит напомнить, что квантовый компьютер справился с тестовым заданием за 200 секунд, в то время как расчеты участников того же эксперимента показали, что традиционный суперкомпьютер… SummitПровела бы сто тысяч лет, трудясь над ней. IBMРасчёты показали, что при использовании всех возможностей машины процесс займёт всего 2,5 дня. Это быстрее, чем в реальных условиях, но всё равно недостаточно для достижения превосходства.
В развитии квантовых компьютеров такие достижения значимы. С момента теоретического предложения подобных вычислителей прошло меньше полувека. Первые алгоритмы для квантовых вычислений появились лишь в 1990-х, а несколько кубитов одновременно удерживать в стабильном состоянии и проводить вычисления удалось совсем недавно — в конце 2000-х годов. По разным оценкам, для создания практичного квантового компьютера требуется система из не менее чем тысячи кубитов с механизмами коррекции неизбежных ошибок.
Если сравнивать квантовые вычисления с традиционными полупроводниковыми компьютерами, то пока они уступают даже разностной машине Бэббиджа. Многие современные ученые сомневаются в возможности создания таких вычислителей в реальности.
Аргумент против применения квантовых компьютеров – огромная сложность поддержания кубитов в стабильном состоянии. Также необходимо разработать эффективные механизмы коррекции ошибок, которые могут быть сложнее самого компьютера.