Другой квантовый компьютер достиг квантового преимущества – это имеет значение?

Квантовый компьютер, возможно, достиг «квантового преимущества», выполнив задачу, которая твердо выходит из досягаемости лучших суперкомпьютеров мира. Эксперты оценили, что репликация расчета на классической машине займет триллионы триллионов раз больше возраста вселенной. Но что это значит для разработки Действительно практичные квантовые компьютеры?

Новый держатель записей – это квантовый компьютер под названием Jiuzhang 4.0, который делает расчеты с использованием частиц света или фотонов. Чао-Ян Лу В Университете науки и техники Китая и его коллег использовали его для отбора проб бозона Гаусса (ГБ), задачу, при которой образец фотонов измеряется после того, как частицы проходили через обширное и сложное расположение зеркал и разделения луча.

Предыдущие записи для этой задачи включали менее 300 фотонов, но в этом случае Джиужан использовал 3090 частиц. Это десятикратное улучшение, которое сигнализирует о увеличении вычислительной мощности. Лу и его коллеги оценили, что современный алгоритм, проведенный на самом мощном суперкомпьютере мира, понадобится 10⁴² Годы, чтобы имитировать то, что Джиужан завершил за 25,6 микросекунд.

«Результаты, без сомнения, впечатляющие технические достижения», – говорит Джонатан Лавуа На канадском квантовом вычислении стартап Xanadu, который провел предыдущую запись GBS 219 фотонов. Крис Лангер В квантовой вычислительной компании Quantinuum, которая ранее продемонстрировала квантовое преимущество с другим типом квантового компьютера, говорит, что это значительный прогресс. «Я думаю, что важно, чтобы квантовые системы могли доказать, что они не подлежат сияльному», – говорит он.

Но машина джиужанга был здесь раньшеПолем Несколько раз исследователи использовали более ранние версии квантового компьютера, чтобы продемонстрировать GBS с большим количеством фотонов, которые казалось невозможным для имитации традиционных компьютеров. Каждый раз, Они были сорваны как классические компьютеры воспроизвели их результатыиногда менее чем за час.

Билл Фефферман В Чикагском университете в Иллинойсе, который работал над одним из этих победных классических алгоритмов, говорит, что решающая проблема препятствовала фотонному устройству: многие фотоны теряются, когда они проходят через квантовый компьютер, и поэтому устройство является шумным. «Здесь они снижали свои показатели шума и в то же время увеличили эксперимент, что, по крайней мере, на данный момент, кажется, заставляет наш алгоритм бороться», – говорит Фефферман.

Лу говорит, что преодоление потери фотонов было самой большой проблемой, которую пришлось столкнуться, с которой пришлось столкнуться в новом эксперименте. Но Jiuzhang все еще не полностью свободен от шума, что оставляет место для новых стратегий классического симуляции, чтобы оспорить статус своего чемпиона.

«По моему мнению, они еще не находятся в режиме, где мы можем быть уверены, что такая стратегия невозможна», – говорит Джелмер Ренема в университете Твенте в Нидерландах.

Здесь есть «добродетельный цикл», где конкуренция между классическими алгоритмами и квантовыми устройствами продолжает приближать нас к пониманию неуловимой границы между классическими и квантовыми мирами, говорит Фефферман. С точки зрения фундаментальной науки, это победа для всех, но перемещает ли она квантовые вычисления на машины, которые более мощные полезно это отдельная проблема.

Лангер говорит, что GBS является «контрольным показателем начального уровня» в том смысле, что он устанавливает разницу квантового компьютера от обычных компьютеров, но достижение не отражается напрямую на полезности компьютера. С точки зрения строгой математической теории, трудно оценить, когда GBS является «курящим оружием» доказательства квантового преимущества, и определить четкий путь для создания машины, которая превосходит GBS, в той, которая превосходит более прикладную задачу, говорит, говорит Николас Кесада В Политехнике Монреал в Канаде.

Отчасти это связано с тем, что аппаратное обеспечение Jiuzhang очень специализировано, поэтому квантовый компьютер не может быть запрограммирован для выполнения каких -либо расчетов. «Несмотря на то, что это может продемонстрировать вычислительное преимущество для узкой задачи, в нем отсутствуют важные элементы для устойчивых и полезных квантовых вычислений»,-говорит Лавуа. Здесь устойчивость к ошибкам относится к расчетам, где идентифицирует квантовый компьютер и Исправляет свои собственные ошибкидавняя способность, которая еще не была достигнута в практических квантовых компьютерах.

В то же время Лу и его команда подали несколько заявлений о исключительной способности Джиужанга, когда дело доходит до GBS. Процесс может улучшить вычисления, относящиеся к распознаванию изображений, химия и некоторые математические проблемы, связанные с машинным обучением. Фабио Скиаррино В Римском университете Сапиенза в Италии этот подход к квантовым вычислениям все еще находится в зачаточном состоянии, но в случае успеха он может привести к совершенно новой парадигме.

В частности, достижения в области аппаратного обеспечения-как это последнее устройство Jiuzhang-могут позволить исследователям создавать исключительные квантовые компьютеры на основе света, говорит Sciarrino. Они будут запрограммированы совершенно новым образом и преуспевают в задачах, связанных с машинным обучением.