Čínští vědci dosahují kvantové výpočetní výhody

Výzkumný tým, včetně renomovaného čínského kvantového fyzika Pan Jianweie (Pchan Ťien-wej), oznámil v pátek významný průlom v oblasti výpočetní techniky a dosáhl kvantové výpočetní výhody.

Pan Jianwei je profesorem fyziky na Čínské univerzitě vědy a technologie se zaměřením na kvantové informace a kvantové základy. Jako jeden z průkopníků experimentální kvantové informační vědy dosáhl řady hlubokých úspěchů, které mu přinesly celosvětovou slávu. Díky jeho četným pokrokům v oblastech kvantové komunikace a manipulace s multi-fotonovými spletenci se kvantová věda o informacích stala jednou z oblastí fyzikální vědy, které se v posledních letech v Číně rozvíjely nejrychleji.

Ten tým vytvořil prototyp kvantového počítače s názvem „Jiuzhang (Ťiou-čang)“, pomocí kterého bylo detekováno až 76 fotonů. Tato studie byla publikována v časopise Science online.

Tímto úspěchem dosáhla Čína prvního milníku na cestě ke kvantovému výpočtu v plném měřítku - kvantové výpočetní výhody, známé také jako „kvantová nadřazenost“, což naznačuje ohromné zrychlení kvantového výpočtu.

Žádný tradiční počítač nemůže vykonat stejný úkol v rozumném množství času a podle týmu je nepravděpodobné, že by zrychlení bylo dosaženo klasickými algoritmickými nebo hardwarovými vylepšeními.

Ve studii bylo použito Gaussovo bosonové vzorkování (Gaussian boson sampling, GBS), klasického simulačního algoritmu, který poskytl vysoce efektivní způsob dokazující kvantové výpočetní zrychlení při řešení některých přesně definovaných úkolů.

Průměrný počet fotonů detekovaných prototypem je 43, přičemž bylo pozorováno až 76 výstupních kliknutí fotonu.

Kvantový výpočetní systém Jiuzhang dokáže implementovat GBS ve velkém měřítku 100 bilionů krát rychleji než nejrychlejší existující superpočítač na světě.

Tento tým také uvedl, že nový prototyp zpracovává 10 miliard krát rychleji než 53kbitový kvantový počítač, který vyvinula společnost Google.

„Kvantová výpočetní výhoda je jako prahová hodnota,“ řekl Lu Chaoyang (Lu Čchao-jang), profesor Čínské univerzity vědy a technologie. „Znamená to, že když kapacita nového prototypu kvantového počítače překoná kapacitu nejsilnějšího tradičního počítače při zvládání konkrétního úkolu, dokazuje to, že možná dosáhne průlomu v mnoha dalších oblastech.“

Tento průlom je výsledkem 20ti-letého úsilí Panova týmu, který překonal několik hlavních technologických překážek, včetně vysoce kvalitního fotonového zdroje.

„Například je pro nás snadné mít vždy jeden doušek vody, ale je těžké pokaždé vypít jen molekulu vody,“ řekl Pan. „Vysoce kvalitní fotonový zdroj musí pokaždé „uvolnit“ pouze jeden foton a každý foton musí být přesně stejný, což je docela výzva.“

Ve srovnání s běžnými počítači je Jiuzhang v současné době jen „šampiónem v jedné oblasti“, ale jeho superpočítačová kapacita má podle týmu aplikační potenciál v oblastech, jako je teorie grafů, strojové učení a kvantová chemie.

(Sve)