07.12.2020
Василий Парфенов
3
10 042

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.
Предстоящие мероприятия
Вчера, 19:27
Михаил Орлов

В последнее время Азовское море страдает от нашествий медуз-корнеротов. Местные исследователи из Азово-Черноморского филиала ВНИРО подошли к проблеме изобретательно и предложили использовать корнеротов как ценный продукт питания.

Позавчера, 16:42
Илья Ведмеденко

Украина, вероятно, потеряла недавно запущенный космический аппарат «Сич-2-30». Пока с ним нет устойчивой связи — или совсем никакой.

25 января
Александр Березин

Океаны на нашей планете не могли возникнуть сразу после ее появления: здесь было слишком жарко. Однако попытки объяснить их «кометным завозом» не удались, изотопный состав нашей воды не такой, как в кометах. До самых недавних пор оставалось неясным, откуда же тогда она появилась, сделав возможной земную жизнь?

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

21 января
Илья Ведмеденко

Заслуженные штурмовики A-10 и Су-25, которым дали прозвища «Бородавочник » и «Грач» соответственно, много десятилетий стоят на службе в Соединенных Штатах и России. Страны избрали разные подходы к модернизации этих самолетов, и сегодня Naked Science постарается понять, какой из них больше соответствует требованиям XXI века.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

[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
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
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
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: