В эксперименте Jiuzhang 4.0 исследователи:
Такая архитектура создаёт крайне сложные интерференционные картины света, которые кодируют решение задачи выборки.
По данным исследовательской команды, Jiuzhang 4.0 установил мировой рекорд в области оптической квантовой информации, значительно увеличив масштаб экспериментов Gaussian boson sampling.
Сообщается, что при определённых моделях сравнения система выполняет задачу более чем в 10^54 раз быстрее, чем самые мощные классические суперкомпьютеры.
Такие оценки зависят от используемых алгоритмов симуляции, однако эксперимент рассматривается как демонстрация устойчивого квантового вычислительного преимущества — ситуации, когда квантовая система выполняет задачу, которую классические алгоритмы не могут эффективно воспроизвести даже по мере их улучшения.
Jiuzhang 4.0 — это следующий этап в серии фотонных квантовых прототипов той же исследовательской группы.
Предыдущая версия, Jiuzhang 3.0, продемонстрировала 255 зарегистрированных фотонов в эксперименте boson sampling.
Новая система значительно расширяет несколько ключевых параметров.
Масштаб фотонов
Архитектура системы
Программируемость
В результате устройство может генерировать значительно более крупные квантовые состояния и более сложные распределения выборки, чем предыдущие фотонные машины.
Задача Gaussian boson sampling не предназначена для повседневных вычислений. Её основная роль — тест для проверки квантового преимущества.
Сложность задачи связана с математикой вероятностей обнаружения фотонов. Для больших систем вычисления требуют операций вроде loop hafnian, сложность которых растёт экспоненциально с увеличением числа фотонов.
Поэтому увеличение числа фотонов и оптических мод быстро делает классическую симуляцию практически невозможной. Эксперименты вроде Jiuzhang 4.0 показывают, что квантовые устройства могут достигать режимов, где классические вычисления становятся крайне затруднительными.
Jiuzhang 4.0 демонстрирует, что фотонные квантовые системы могут масштабироваться до тысяч фотонов, сохраняя достаточную точность для демонстрации квантового преимущества в задачах выборки.
Это важно по нескольким причинам:
Фотонные системы особенно интересны тем, что они могут работать при комнатной температуре и легко интегрируются в оптические сети.
Однако Jiuzhang 4.0 пока не является универсальным квантовым компьютером. Он выполняет специализированную задачу выборки и не предназначен для произвольных алгоритмов.
Серия Jiuzhang иллюстрирует одну из ключевых особенностей современной квантовой индустрии: несколько аппаратных подходов одновременно соревнуются за масштабируемое квантовое преимущество.
Среди основных направлений сегодня:
Эксперимент Jiuzhang 4.0 с 3 050 фотонами стал одним из крупнейших достижений фотонных квантовых вычислений на сегодняшний день. Остаётся открытым вопрос, смогут ли такие системы в будущем эволюционировать в отказоустойчивые универсальные квантовые компьютеры, однако текущий результат показывает, что фотонная платформа быстро развивается и продолжает расширять границы возможного.
Comments
0 comments