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.
Позавчера, 12:00
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

Позавчера, 09:30
9 минут
РНФ

Лечение онкологических заболеваний стандартным методом химиотерапии не только уничтожает злокачественные клетки, но и повреждает здоровые. Для решения проблемы российские ученые разработали химически «сшитые» вещества, способные избирательно накапливаться в «энергетических станциях» раковых клеток — митохондриях. Липофильный катион транспортирует вещество в клетки, а функционально активный компонент, бетулиновая кислота, провоцирует их гибель. Предполагается, что препарат будет воздействовать только на злокачественные клетки, что в будущем дает возможность лечения онкологии без тяжелых побочных эффектов.

Вчера, 21:25
1 минута
Мария Кривоченко

Видео Инги Аванесовой завораживают своей величественностью и безмятежностью. Глядя на них, создается впечатление, что ночь — это не просто другое время суток, а некое иное измерение.

11 мая
3 минуты
Мария Кривоченко

Рейс должен состояться 26 мая. Полет продлится три часа. Пассажиры смогут увидеть суперлуние, которое в этот раз совпадет с полным лунным затмением. Происходящее будет комментировать нанятый астроном.

Позавчера, 12:00
2 минуты
Илья Ведмеденко

Как следует из обнародованных материалов, дальность действия перспективной американской системы гиперзвукового оружия Long Range Hypersonic Weapon превышает 2775 километров.

11 мая
3 минуты
Ольга Иванова

Исследователи из Японии отправили мышей в космос, чтобы изучить влияние гравитации на мышцы и их истощение на молекулярном уровне, и определили потенциального кандидата на роль гена, который влияет на атрофию мышц в условиях невесомости.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[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?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: