1 ноября 2021

Китайские исследователи продемонстрировали "квантовое превосходство" сразу при помощи двух систем разного типа

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.