Китайские ученые достигли «квантового превосходства» с помощью фотонов — Naked Science
8 минут
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.
6 часов назад
4 минуты
Мария Азарова

Пациент — уроженец Исландии Феликс Гретарссон, лишившийся верхних конечностей более 23 лет назад из-за несчастного случая на работе — уже идет на поправку.

22 января
4 минуты
Ольга Иванова

Особенно это касается витаминов D и A, а также холестерина и незаменимых аминокислот. Все эти показатели у детей, которых кормили в соответствии с веганским меню, оказались значительно ниже, чем у малышей, придерживавшихся обычной диеты.

22 января
52 минуты
Александр Березин

Решение Совета по космосу РАН повременить с созданием сверхтяжелой ракеты для полетов на Луну звучит странно. Куда откладывать лунную ракету, когда в США средство полета туда отправится в космос уже в 2022 году? Если присмотреться к ситуации внимательно, все еще хуже. Starship — не просто ракета для полетов к Луне и Марсу, а технологическое решение, которое навсегда перевернет военно-политический баланс на Земле. Попробуем разобраться, откуда у «Роскосмоса» такое нежелание посылать людей в дальний космос и как прорывной проект Илона Маска может оказаться дорогой к настоящей Звезде Смерти.

6 часов назад
4 минуты
Мария Азарова

Пациент — уроженец Исландии Феликс Гретарссон, лишившийся верхних конечностей более 23 лет назад из-за несчастного случая на работе — уже идет на поправку.

22 января
4 минуты
Ольга Иванова

Особенно это касается витаминов D и A, а также холестерина и незаменимых аминокислот. Все эти показатели у детей, которых кормили в соответствии с веганским меню, оказались значительно ниже, чем у малышей, придерживавшихся обычной диеты.

22 января
52 минуты
Александр Березин

Решение Совета по космосу РАН повременить с созданием сверхтяжелой ракеты для полетов на Луну звучит странно. Куда откладывать лунную ракету, когда в США средство полета туда отправится в космос уже в 2022 году? Если присмотреться к ситуации внимательно, все еще хуже. Starship — не просто ракета для полетов к Луне и Марсу, а технологическое решение, которое навсегда перевернет военно-политический баланс на Земле. Попробуем разобраться, откуда у «Роскосмоса» такое нежелание посылать людей в дальний космос и как прорывной проект Илона Маска может оказаться дорогой к настоящей Звезде Смерти.

4 января
2 минуты
Илья Ведмеденко

В России приступили к летным испытаниям нового Ту-214. По имеющимся данным, речь идет о третьем и заключительном экземпляре Ту-214ПУ, изготовленном по контракту от 2017 года.

6 января
42 минуты
Александр Березин

Попытки нашей страны создать замену сверхмассовому биплану советской эпохи терпят неудачи вот уже тридцать лет. Причина проста: кризис легкомоторной авиации в целом. Когда-то самая передовая часть авиастроения сегодня застряла на решениях большой древности — и без резкого изменения всей концепции "летающего такси" так и не увидит заметных результатов.

4 января
7 минут
Василий Парфенов

Наступление Мирового океана на сушу, как правило, связывают с глобальным потеплением. Однако испанские геологи описали еще одну проблему, которая только усугубляет ситуацию. Они подсчитали, что из-за проседания почв территория, на которой проживает 19% населения Земли, окажется ниже уровня моря уже к 2040 году.

[miniorange_social_login]

Комментарии

3 Комментария
Vladimir Mesherin
08.12.2020
-
0
+
Да с помощью обучаемой нейросети можно еще большего превосходства добиться как это недавно продемонстрировал альфа фолд
ivankolupayev
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!
Evgen Storm
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?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: