Термин "квантовое превосходство" подразумевает способность квантовых вычислительных систем решать задачи определенного типа гораздо быстрей, чем это могут делать самые быстрые и мощные современные суперкомпьютеры. И недавно, две группы китайских исследователей объявили о достижении квантово превосходства при помощи построенных ими двух квантовых компьютеров принципиально разного типа.
В последние годы несколько организаций и групп, работающих с технологиями квантовых вычислений, уже объявляли о достижении квантового превосходства, но каждый раз такие заявления сталкивались с изрядной волной скептицизма. Ярким примером тому является история с квантовым компьютером компании Google. Но китайские исследователи утверждают, что в данном случае все верно, и не остается ни малейшего шанса для возможных сомнений.
Отметим, что обе китайские группы параллельно работают Национальной физической лаборатории Хэфэя при Научно-техническом университете Китая. Более того, научным руководителем обеих групп является один и тот же человек - Цзян-Вэй Пэн (Jian-Wei Pan), китайских физик, получивший всемирную известность своими работами с квантовой запутанностью.
В обоих случаях целью работы являлось создание квантового компьютера, способного рассчитывать вероятности результатов работы квантовых схем - относительно простой задачи, которая посильна даже традиционным компьютерам, если моделируемая квантовая схема имеет всего несколько единиц входных и выходных сигналов. Но с увеличением количества входов и выходов квантовой схемы сложность задачи увеличивается и, на каком-то этапе эта задача становится непосильной для даже самых мощных суперкомпьютеров.
Первая китайская вычислительная система была построена на базе фотонных квантовых технологий, в ее недрах для вычислений вероятности использовался так называемый метод гауссовской бозонной выборки (Gaussian boson sampling). "Сердцем" этой системы является 144-модовый интерферометр, способный обеспечить одновременную выдачу и анализ 1043 вариантов результата. При этом, данные вычисления делаются со скоростью, в 1023 раза превышающей скорость, которую может обеспечить суперкомпьютер на задаче такого же уровня сложности.
Во второй квантовой вычислительной системе используются более традиционные сверхпроводящие кубиты. Общее количество кубитов в системе составляет 66, хотя при демонстрации квантового превосходства использовалось всего 56 кубитов. Этот квантовый компьютер продемонстрировал чуть меньшую скорость вычислений, чем его фотонный "собрат". В данном случае скорость вычислений превышала скорость вычислений суперкомпьютера в 1000 раз, чего также вполне достаточно для демонстрации квантового превосходства.