Квантовый компьютер Цзючжан 4.0 из Китая выполнил сложную задачу за считанные микросекунды

Новости МирТесен

Китай продемонстрировал свой передовой фотонный квантовый компьютер Цзючжан 4.0, заявляющий о возможности достижения квантового превосходства. Данный вычислитель справился со сложной задачей за доли секунды, в то время как для решения того же вопроса самому мощному современному классическому суперкомпьютеру потребовалось бы 10 в степени 42 года – период, который значительно превышает возраст Вселенной.

Квантовые компьютеры, нередко представляемые как следующий прорыв в вычислительной сфере, разрабатываются для решения задач, непосильных для классических компьютеров. Специалисты полагают, что они позволят справиться с такими вызовами, как изменение климата, и ускорят процесс разработки новых медикаментов. В основе квантовых вычислений находятся кубиты, обладающие возможностью одновременного хранения нескольких значений, в отличие от битов, используемых в классических компьютерах, которые могут принимать только значения 0 или 1. Это обеспечивает экспоненциальный рост их потенциала для проведения сложных расчётов. В то время как исследования, координируемые Соединенными Штатами, направлены на использование сверхпроводящих кубитов, китайский Цзючжан применяет фотонный подход, в котором для вычислений используются частицы света.

Впервые продемонстрированный в 2020 году, аппарат Цзючжан стал первой фотонной системой в мире, подтвердившей наличие квантового вычислительного превосходства. Под руководством физика Пань Цзяньвэя разработка устройства развивалась стремительными темпами, и на этой неделе была представлена его новая версия – Цзючжан 4.0. Сообщается, что четвертая версия функционирует с использованием 1024 сжатых входных сигнала и 8176-модовой интерферометрической сети. Система позволяет одновременно управлять и регистрировать 3050 фотонов, что в десять раз превышает возможности предыдущей модели.

Ученые из Научно-технического университета Китая, разработчики машины Цзючжан, запрограммировали новую версию на выполнение выборки гауссовых бозонов. По предварительным расчетам, для решения этой задачи самому мощному суперкомпьютеру в США, El Capitan, потребовалось бы 10^42 лет. Цзючжан 4.0 справился с ней всего за несколько микросекунд. Кроме того, машина показала эффективность источника на уровне 92% и общую системную эффективность – 51%. Это значимый результат, поскольку потери фотонов представляют собой серьезную проблему для фотонных квантовых компьютеров и являются основным препятствием в развитии этой технологии.

Несмотря на это достижение, Китай заявляет о достижении квантового превосходства, однако некоторые эксперты не готовы дать этому оценку однозначно. Американская программа развития квантовых компьютеров направлена на создание надежных и программируемых машин, пригодных для использования в коммерческих целях. Китайский компьютер Цзючжан, в свою очередь, представляет собой специализированное квантовое устройство, демонстрирующее выдающиеся результаты лишь в определенных задачах, например, при выборке гауссовых бозонов. Классические суперкомпьютеры способны решать широкий круг задач, в то время как Цзючжан пока не обладает такой универсальностью. Тем не менее, его успехи нельзя недооценивать. По словам ученых, ни один современный классический компьютер не способен повторить точность, достигнутую в их эксперименте.

Несмотря на то, что Цзючжан 4.0, вероятно, не является самым совершенным квантовым компьютером в истории, он подчеркивает ведущую роль Китая в сфере квантовых вычислений. Даже если данная машина превосходит других только в решении конкретной задачи, Китай сможет оперативно создавать аналогичные специализированные системы для различных направлений, таких как разработка лекарственных препаратов, искусственный интеллект и, в том числе, оборонные нужды.