Kvant kompüteri. Jiuzhang cihazı superkompüterlərdən daha sürətlidir

Çinli bir alim qrupu var Kvant kompüteri müəlliflərinə görə kvantın üstünlüyünü nümayiş etdirən inkişaf etmişdir. Jiuzhang kalkulyatorunun üstünlüyü hesablama sürətində özünü göstərir. Çin tədqiqat qrupunun verdiyi məlumata görə, kvant kompüterlərinin milyonlarla illik ən sürətli adi kompüterin hesablanması üçün yalnız 200 saniyə çəkdi.

təbiət https://www.nature.com/articles/d41586-020-03434-7

Keçən ilin oktyabr ayında Google rəsmiləri, kvant aliliyinə nail olmaq barədə əvvəlki medianın məlumatını təsdiqlədilər. Yaratdıqları Sycamore kompüteri çoxdan gözlənilən bir irəliləyiş kimi görünürdü Kvant hesablaması olmaq. Google mühəndisləri, kvant kompüterlərinin üç dəqiqədən çox bir müddətdə həll etdikləri ən yaxşı ənənəvi maşınların belə həll olunmasını tələb etdiklərini bildirdi.

Kvant kompüterləri adi maşınlardan çox üstün ola bilər. Məqsəd sözdə "yaratmaq"Kvant üstünlüyüSycamore kompüteri bu üstünlüyü yalnız çox xüsusi bir vəziyyətdə əldə etdi. Google mühəndislərinin təcrübəsi kubitlər üzərində təsadüfi əməliyyatlar yerinə yetirmək və nəticəni oxumaqdan ibarət idi. Nəticədə ikili sistemdə kodlanmış rəqəm cümləsi onların paylanmasının təmin edilməsi üçün yoxlanılmışdır. həqiqətən təsadüfi.Bu hesablamalar xüsusilə faydalı deyil, lakin cihazın hesablama gücünə böyük təsir göstərir.

Şəkil mənbəyi: təbiət https://www.nature.com/articles/d41586-020-03434-7; Hansen Zhong

jiuzhang

Kvant kompüterləri hələ də yeni bir sahədir. Dünyadakı elm adamları çox fərqli layihələr üzərində işləyirlər. "Elm" də Çinli elm adamları öz kvant kompüterləri və performansları haqqında məlumat verdilər. Bununla birlikdə, kompüteriniz Google-un maşınından fərqlidir.

Sycamore, kubitlərə, yəni yüksək dərəcədə soyudulmuş superkeçirici materiallarla təmsil olunan kvant bitlərinə əsaslanır. Klassik kompüterlər iki vəziyyətdən birini (ümumiyyətlə 1 və ya 0 ilə təmsil oluna bilər) bitlərlə hesablamalar apararkən, kvant bitləri və ya kublar eyni anda bir neçə vəziyyətdə ola bilər. Bu, problemləri klassik kompüterlərdən daha sürətli həll etmələrini təmin edir.

Ancaq kvant hesablamasının bu klassik hesablamaları məğlub edəcəyini proqnozlaşdıran nəzəriyyələr on illərdir mövcud olsa da, praktik kvant kompüterlərinin yaradılması daha çətindir.

Çindən olan alimlər fotonlara əsaslanan kvant kompüteri yaratdılar. Normal kompüterlərdə praktik olaraq mümkün olmayan hesablamalar aparmaq üçün lazer şüalarından istifadə etdilər. Gauss kimi tanınan budur Boson nümunəsi (GBS). Jiuzhang, mövcudluğun ən yaxşı superkompüterləri üzərində milyonlarla il çəkəcəyini bir neçə dəqiqə ərzində həyata keçirdi.

Bozondan nümunə götürmək

Boson nümunəsi ilə problem, kvant dalğalarının bir-birinə müdaxilə etdiyi, hissəciklərin mövqeyinin əsas şəkildə qurulduğu bir çox bozonun - fotonlar da daxil olmaqla elementar hissəciklərin kateqoriyalarının ehtimal paylanmasını hesablamaqdır. Başqa sözlə, çoxsaylı giriş və çıxışa malik olan bir xətti optik dövrənin çıxış gücünün hesablanmasından gedir.

Çinli elm adamları, fotonların dövrə paralel olaraq göndərildiyi və içəri daxil olduqda şüa ayırıcıları və ya güzgülərlə ayrıldığı bir maşın düzəltdilər. Qeyd etmək lazımdır ki, iki foton eyni anda eyni şüa ayırıcıyı vurduqda, ikisi də eyni yolu tutur. Bozon seçmə metodunun vəzifəsi, fotonların çıxışdakı paylanmasını təxmin etməkdir - çıxış konfiqurasiyasının girişindəki foton konfiqurasiyasından təxmin etmək. Adi kompüterlər belə bir sistemin paylamalarını hesablamağa çalışarkən çox tez bir çıxmaza qapılırlar.

Jiuzhang, 100 giriş və 100 güzgü ilə 300 giriş və 75 çıxışı idarə etmək üçün inşa edilmişdir. Bütün optik sistem bir-biri ilə əlaqələndirildi ki, hər foton sistemə istənilən nöqtəyə daxil olub istənilən nöqtədən yenidən çıxa bilsin.

Çinli alimlər tərəfindən hazırlanmış Jiuzhang kompüteri, bozonun 200 saniyədə skan edilməsi probleminə bir həll tapdı. Elm adamları, bu cür hesablamaların Çin superhuibertu TaihuLight (hazırda dünyanın üçüncü ən güclü super kompüteri olaraq qəbul edilən) üzərində 2,5 milyard il çəkəcəyini təxmin etdilər.