Китайские ученые достигли «квантового превосходства» с помощью фотонов — Naked Science
07.12.2020
Василий Парфенов
3

Китайские ученые достигли «квантового превосходства» с помощью фотонов

4.5

Фотонный квантовый компьютер Научно-технического университета в Шанхае решил задачу, которую самый мощный «классический» суперкомпьютер вычислял бы 2,5 миллиарда лет.

Китайские ученые достигли «квантового превосходства» с помощью фотонов
©Hefei National Laboratory for Physical Sciences at Microscale and Department of Modern Physics, University of Science and Technology of China

Именно такое достижение называется «квантовым превосходством» — использованием преимуществ квантовых компьютеров в задачах, решение которых на привычных полупроводниковых системах заняло бы на порядки больше времени. Китайские специалисты не первые, кому это удалось, но их схема радикально отличается от использованной прежним «рекордсменом» — компанией Google. Результаты своего эксперимента физики из Научно-технического университета Китая опубликовали в журнале Science Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS).

Созданный китайскими специалистами квантовый компьютер использует оптическую схему, в которой роль кубитов (единиц информации) играют одиночные фотоны. Такой подход имеет существенные плюсы — как минимум отпадает необходимость в громоздком охлаждающем оборудовании. Оптическая система может работать и при комнатной температуре. Из недостатков: требуется высочайшая точность настройки всех элементов, а архитектура не универсальна и создается под конкретную задачу. Кроме того, скорость генерации кубитов в фотонной схеме ниже, чем у других аналогов (сверхпроводниковых цепочек, как у Google, например).

В описываемом эксперименте квантовый компьютер решал задачу бозонного семплирования. Для этого использовали 50 состояний фотонов (учитывали поляризацию и положение в пространстве), 100 детекторов одиночных фотонов и 100-модовый интерферометр. Чтобы подтвердить случайность распределения, специалисты провели расчеты на мощнейшем китайском суперкомпьютере Sunway TaihuLight. Естественно, проводили не полные расчеты, а оценочные: свободных 2,5 миллиарда лет в распоряжении экспериментаторов не было. Интересный факт — на аренду времени мэйнфрейма для проверки данных пришлось потратить 400 тысяч долларов.

Важно отметить, что квантовые компьютеры сегодня только совершают первые шаги — до решения реальных задач с их помощью современным технологиям пока далеко. И предыдущее сообщение, и нынешнее достижение китайских специалистов — лишь демонстрации возможностей. Для их выполнения специально подбирают самые доступные из «невычислимых» для классических суперкомпьютеров алгоритмы.

По поводу «превосходства» детища Google — вычислителя Sycamore — на нашем сайте уже выходил скептичный обзор. Напомним лишь, что квантовый компьютер решил тестовую задачу за 200 секунд, а, по подсчетам авторов того же эксперимента, мэйнфрейм Summit бился бы над ней 100 тысяч лет. После таких громких заявлений построившая этот суперкомпьютер компания IBM проверила расчеты. Оказалось, в реальных условиях с использованием всех возможностей машины это произошло бы несколько быстрее — за 2,5 дня. Медленнее, но для «превосходства» все равно недостаточно.

Тем не менее в рамках эволюции квантовых компьютеров такие результаты важны. С того момента, как теоретически были предложены подобные вычислители, прошло менее полувека. Первые алгоритмы для квантовых вычислений появились только в 1990-х, а несколько кубитов сразу удерживать в стабильном состоянии так, чтобы еще и вычисления проводить, вовсе получилось совсем недавно — в конце 2000-х. По разным подсчетам, для создания квантового компьютера, который можно будет применять на практике, необходимо создать систему из не менее чем тысячи кубитов. При этом она должна обладать механизмами коррекции неизбежно возникающих ошибок.

Иными словами, если сравнивать квантовые вычисления с «обычными» полупроводниковыми компьютерами, они пока не доросли даже до разностной машины Бэббиджа. Многие современные ученые вовсе сомневаются, удастся ли когда-нибудь создать подобные вычислители на практике. Основной аргумент против возможности реализации применимого в реальных вычислениях квантового компьютера — невероятная сложность поддержания кубитов в невозмущенном состоянии. Кроме того, необходимо создать эффективные механизмы коррекции ошибок, которые могут быть сложнее, чем сам компьютер.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 20:44
Мария Азарова

Ученые посадили мышей, больных раком, на диету с разным содержанием хлорида натрия, а затем проверяли различия в росте опухоли. Как выяснилось, у грызунов, потреблявших больше соли, наблюдалось увеличение количества бифидобактерий и иммунных клеток, атакующих новообразование.

Вчера, 13:00
Ольга Иванова

Одно из самых крупных исследований показало, что фазы Луны, вероятно, в самом деле влияют на наш сон, а зависит это от пола.

10 часов назад
Александр Березин

Согласно недавнему докладу Межправительственной группы экспертов по изменению климата, к 2100 году будет потеряно более 99% рифообразующих кораллов. Новая работа показывает неожиданный результат: все окажется совсем не так.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

15 сентября
ПНИПУ

Ученые Пермского Политеха и Хуачжунского университета науки и технологии (КНР) создали уникальную технологию, которая позволит предприятиям производить промышленные изделия без дефектов. Лазерная сварка в вакууме позволит повысить качество ответственных конструкций в аэрокосмической и машиностроительной отраслях. Российские и зарубежные ученые реализовали разработку благодаря уникальному проекту международных исследовательских групп (МИГов), который действует в Пермском крае с 2011 года и не имеет аналогов в России.

Позавчера, 15:26
Александр Березин

Сегодня на Землю вернулся экипаж Inspiration 4. Пресса уже единодушно пишет об этом так: большой и яркий успех амбициозной космической компании. Без единого профессионала-астронавта — и взлетели выше МКС! Все это правда. Но правда и другое: сам Илон Маск и все, кто хорошо представляют себе пилотируемые космические полеты, находились в напряжении на протяжении троих суток, пока четверо смелых из Inspiration 4 были в космосе. И можно с уверенностью сказать, что впереди у SpaceX, кажется, еще более рискованные полеты. Попробуем разобраться почему.

3 сентября
Алиса Гаджиева

Два бронзовых тарана и свинцовые пули обнаружили на месте битвы при Эгатских островах, состоявшейся почти 23 века назад.

11 сентября
Алиса Гаджиева

Необычное погребение обнаружили во время работ по устройству пруда в гольф-клубе.

15 сентября
Ольга Иванова

Американские исследователи выяснили, что в женских тампонах содержатся летучие органические соединения, которые влияют на присутствие этих веществ в моче. Интересно, что в прокладках их содержание значительно ниже.

[miniorange_social_login]

Комментарии

3 Комментария

08.12.2020
-
0
+
Да с помощью обучаемой нейросети можно еще большего превосходства добиться как это недавно продемонстрировал альфа фолд
08.12.2020
-
0
+
Ну вот опять кубитами меряются )) У кого квантовое превосходство больше. На деле же квантовый компьютер (пока) работает как та машинистка из анекдота. Которая набирает текст со скоростью 2000 знаков в минуту, но такая фигня получается!
08.12.2020
-
0
+
Из статьи не понятно, насколько правильным и точным был результат. Насколько велика роль накапливаемых ошибок. Одно дело, когда 2 х 2 в результате можно получить "между 3,9 и 4,1" и другое, когда "результат будет положительным". А может, просто "расчёт завершён"? Растёт ли количество ошибок пропорционально количеству кубитов? Тогда какой смысл их наращивать, если не решены проблемы коррекции? Пока вся эта затея с квантовыми компьютерами больше выглядит как маркетинговая задача, а не прикладная.
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: