Мощный и программируемый: в Китае создали революционный квантовый компьютер

квантовый компьютер, процессор
Фото: D-Wave Systems Inc.

Квантовый процессор за час справился с задачей, которую классические суперкомпьютеры решали бы более восьми лет.

Китайским ученым удалось достичь превосходного результата в области квантовых вычислений. Их разработку называют самой успешной за последние два года. Исследователи наконец достигли долгожданного квантового преимущества — когда квантовые компьютеры могут решать задачи в разы быстрее, чем их классические аналоги

Об этом сообщает издание cosmosmagazine.com.

Команда из Google впервые достигла положительных результатов в 2019 году, используя сверхпроводящие кубиты, а затем команда из Китая в 2020 году превзошла соперников, используя фотонные кубиты. А теперь другая китайская команда (но возглавляемая тем же исследователем — Цзянь-Вей Паном из Китайского университета науки и технологий в Шанхае) переиграла и первых, и вторых.

В научной статье, опубликованной на сайте ArXiv, ученые пояснили, как именно им удалось достичь квантового преимущества, используя сверхпроводящие кубиты на квантовом процессоре под названием Zuchongzhi.

чип, процессор, кубит
Схема двумерного сверхпроводящего кубитного чипа

Zuchongzhi — это 2D-программируемый процессор, который может одновременно манипулировать 66-ю кубитами. В ходе эксперимента использовались 56 из них для решения задачи по моделированию случайных квантовых цепочек (квантовые цепочки — это длинные последовательности операций над кубитами, а также измерение результатов в ходе этих операций, — ред.). Стоит учесть, что чем больше кубитов задействуется в операциях, тем более сложным становится решение задачи. Классическому суперкомпьютеру потребовалось бы более восьми лет на решение данной задачи, потому что ему пришлось бы просчитывать несметное количество возможных состояний, в которых может находиться система. А вот квантовому процессору легче справиться потому, что кубиты имеют не только значение 0 и 1, но могут занимать и промежуточное состояние между нолем и единицей, в отличие от битов.

"По нашим оценкам, задача, выполненная Zuchongzhi примерно за 1,2 часа, займет у самого мощного суперкомпьютера не менее восьми лет", — говорится в статье. "Наша работа демонстрирует однозначное преимущество квантовых вычислений, которое невозможно для классических вычислений в разумные сроки".

Задача, с которой справился процессор Zuchongzhi, в 100 раз сложнее, чем та, которую решал процессор Sycamore от Google в 2019 году. Отметим, что Sycamore использовал 54 кубита, а Zuchongzhi немногим больше — 56. Это доказывает, что с увеличением количества кубитов производительность процессора улучшится в геометрической прогрессии.

В 2020 году, как мы уже упоминали ранее, китайские ученые использовали процессор с 76 фотонными кубитов, новой лазерной установкой, зеркалами, призмами и детекторами фотонов. Однако он не был программируемым, в отличие от Sycamore или Zuchongzhi.

Ранее мы сообщали о том, что квантовые компьютеры наконец превзошли классические ПК. В IBM провели исследование, в ходе которого классический компьютер не справился с простой задачей ввиду своей ограниченности, в отличие от квантового аналога.