В Китае создали квантовые компьютеры в 10 млн раз мощнее любого суперкомпьютера (видео)

Квантовый компьютер
Фото: Chao-Yang Lu/University of Science and Technology of China | Китайский квантовый компьютер, созданный группой во главе с Цзянь-Вэй Панем

Одна из систем работает на сверхпроводниках, а другая использует свет. Они выполняют задачи, невозможные для суперкомпьютеров, всего за один час.

В Китае инженеры построили 2 первых в мире программируемых квантовых компьютера, которые превзошли обычные системы по производительности. Об этом достижении пишет издание Physics World.

Новые компьютеры создали две группы ученых из Национальной лаборатории физических наук Хэфэй Китайского университета науки и технологий, которые возглавил Цзянь-Вэй Пань. Обе системы предназначены для расчета выходных вероятностей квантовых схем. Они принимают несколько квантовых состояний в качестве входных данных, затем эти состояния проходят через квантовый контур, чтобы в конечном итоге предоставить несколько состояний в качестве решения. Примером является система, в которой одиночные фотоны вводятся параллельно оптической схеме, где они могут взаимодействовать через такие компоненты, как светоделители, а затем выходить из нескольких выходных портов.

По словам исследователей, один из компьютеров под названием Zuchongzhi 2.1 в 10 млн раз превосходит по мощности классический компьютер Sycamore от Google. В основе этой системы лежат 66 сверхпроводящих кубитов, соединенных сотней настраиваемых ответвителей. Во время эксперимента ученые использовали 56 кубитов, которые выдержали 20 логических циклов.

квантовый компьютер, световой квантовый компьютер
Световой квантовый компьютер Zuchongzhi 2.1

Хотя Zuchongzhi 2.1 всего на 3 кубита больше, чем система из 53 кубитов от Google, представленная в 2019 году, Пан и его коллеги утверждают, что вычислительные операции, которые они задают своим компьютерам, для классических вычислительных устройств весьма сложны, так как классическому компьютеру нужно будет прилагать в 1000 раз больше усилий. Согласно их заявлению, квантовый компьютер за час справится с расчетами, на которые мощнейших электронный компьютер потратит 8 лет. Однако для этого систему Zuchongzhi 2.1 придется держать при очень низкой температуре.

Второй компьютер называется Jiuzhang 2 и является фотонным, то есть, использует свет для передачи данных. Он использует выборку гауссовых бозонов (очень маленьких частиц), чтобы анализировать сигналы, выходящие из оптического интерферометра — это специальное устройство, которое устанавливает различия между фазами световых пучков. Физики уверяют, что их система может обрабатывать триллионы возможных результатов и во много раз опережает классические суперкомпьютеры.

Ролик о компьютере Jiuzhang 2

Общей чертой обоих этих типов квантовых компьютеров является то, что они принимают несколько квантовых состояний в качестве входных данных, позволяют состояниям перемещаться по цепи и доставляют несколько состояний в качестве выходных данных. Другими словами, они поддерживают сразу десятки вероятных значений, тогда как биты в традиционном компьютере выдают лишь "1" или "0". Эксперименты с выборкой демонстрируют преимущество квантовых систем, способных проводить большое количество параллельных вычислений, невозможных для традиционных систем.

"Это указывает на то, что наше исследование вошло во вторую стадию реализации отказоустойчивых квантовых вычислений и краткосрочных приложений, таких как квантовое машинное обучение и квантовая химия", — цитирует The Independent соавтор исследования Чжу Сяобо.

Ранее ученые добились квантовой телепортации, которая поможет в разы ускорить работу оптоволоконного Интернета. Таким образом они успешно переместили данные на десятки метров без потери качества.