نوع جدیدی از رایانه کوانتومی ثابت کرده است که می تواند برتری عالی را نیز داشته باشد.
یک محقق کوانتومی فوتونیک ، که ذرات نور یا فوتون ها را مهار می کند ، محاسبه ای را انجام داد که برای یک کامپیوتر معمولی غیرممکن است ، محققان در چین در 3 دسامبر گزارش آنلاین علوم پایه. این نقطه عطف ، معروف به برتری کوانتومی ، فقط یک بار قبلاً در سال 2019 توسط رایانه کوانتومی گوگل برآورده شده است (SN: 19/10/23) با این وجود رایانه Google مبتنی بر مواد ابررسانا است و نه فوتون.
اسکات آرونسون ، دانشمند نظری کامپیوتر از دانشگاه تگزاس در آستین می گوید: “این اولین تایید مستقل ادعای گوگل است که شما واقعاً می توانید برتری کوانتومی را بدست آورید.” “این هیجان انگیز است.”
این رایانه کوانتومی جدید که از نام یک متن ریاضی باستان چینی نامیده می شود ، می تواند محاسبه ای را در 200 ثانیه انجام دهد که بیش از نیم میلیارد سال در سریعترین کامپیوتر غیر کوانتومی یا کلاسیک جهان طول می کشد.
فابیو سییارینو ، فیزیکدان کوانتوم از دانشگاه ساپینزا رم ، می گوید: “اولین برداشت من” واو “بود.
دستگاه گوگل به نام Sycamore مبتنی بر بیت های كوانتومی كوچك ساخته شده از مواد ابررسانا است كه انرژی را بدون مقاومت هدایت می كنند. در مقابل ، جیژانگ از مجموعه ای پیچیده از دستگاه های نوری تشکیل شده است که فوتون های اطراف را شاتل می کند. این دستگاه ها شامل منابع نور ، صدها تقسیم کننده پرتو ، ده ها آینه و 100 آشکارساز فوتون هستند.
Jiuzhang با استفاده از فرایندی به نام نمونه گیری بوزون ، توزیعی از اعداد را تولید می کند که تکرار آن برای یک رایانه کلاسیک بسیار دشوار است. نحوه کار به این صورت است: فوتون ها ابتدا به شبکه کانال ها ارسال می شوند. در آنجا ، هر فوتون با یک سری تقسیم کننده پرتو روبرو می شود ، که هر کدام فوتون را به طور همزمان از دو مسیر پایین می فرستد ، در آنچه که برهم نهی کوانتوم نامیده می شود. مسیرها نیز با هم ادغام می شوند ، و شکافتن و ادغام مکرر باعث می شود فوتونها طبق قوانین کوانتومی با یکدیگر تداخل کنند.
در آخر ، تعداد فوتونهای هر کانال خروجی شبکه در انتها اندازه گیری می شود. این فرآیند که بارها تکرار می شود ، توزیع اعدادی را بر اساس تعداد فوتون موجود در هر خروجی تولید می کند.
اگر با تعداد زیادی فوتون و کانالهای زیادی کار کند ، کامپیوتر کوانتومی توزیعی از اعداد را تولید می کند که برای محاسبه یک کامپیوتر کلاسیک بسیار پیچیده است. در آزمایش جدید ، حداکثر 76 فوتون از شبکه 100 کانال عبور می کند. برای یکی از قدرتمندترین رایانه های کلاسیک جهان ، ابر رایانه چینی Sunway TaihuLight ، پیش بینی نتایجی که کامپیوتر کوانتومی برای هر چیزی فراتر از 40 فوتون به دست می آورد ، غیرقابل حل است.
چائو-یانگ لو ، نویسنده و فیزیکدان کوانتومی ، از دانشگاه علم و صنعت چین در Hefei ، می گوید ، در حالی که گوگل اولین کسی بود که سد برتری کوانتومی را شکست ، اما “این یک موفقیت نیست.” “این یک رقابت مداوم بین سخت افزار کوانتومی به طور مداوم بهبود یافته و شبیه سازی کلاسیک به طور مداوم بهبود یافته است.” به عنوان مثال ، پس از ادعای برتری کوانتومی گوگل ، IBM نوعی محاسبه را پیشنهاد داد که ممکن است به یک ابر رایانه اجازه دهد وظیفه کامپیوتر گوگل را انجام دهد ، حداقل از لحاظ نظری.
و دستیابی به برتری کوانتومی لزوماً نشان نمی دهد که رایانه های کوانتومی هنوز بسیار مفید هستند ، زیرا محاسبات محاسباتی باطنی است که برای رایانه های کلاسیک دشوار طراحی شده اند.
کریستین ویدبروک ، فیزیکدان کوانتومی ، مدیرعامل Xanadu ، یک شرکت مستقر در تورنتو ، متمرکز بر ساخت رایانه های کوانتومی فوتونیک ، می گوید ، نتیجه باعث افزایش مشخصات کامپیوترهای کوانتومی فوتونی می شود ، که همیشه به اندازه سایر فناوری ها مورد توجه قرار نگرفته اند. “از نظر تاریخی ، فوتونیک اسب تاریکی بوده است.”
ویدبروک یادآوری می کند که یک محدودیت در Jiuzhang این است که می تواند فقط یک نوع کار را انجام دهد ، یعنی نمونه برداری از بوزون. در مقابل ، کامپیوتر کوانتومی گوگل می تواند برای اجرای الگوریتم های مختلف برنامه ریزی شود. اما انواع دیگر رایانه های کوانتومی فوتونیک ، از جمله Xanadu ، قابل برنامه ریزی هستند.
Sciarrino می گوید ، نشان دادن برتری کوانتومی با نوع دیگری از دستگاه نشان می دهد که سرعت محاسبات کوانتومی به چه سرعت در حال پیشرفت است. “این واقعیت که اکنون دو سیستم عامل مختلف قادر به دستیابی به این رژیم هستند … نشان می دهد که کل این زمینه به روشی کاملاً پیشرفته در حال پیشرفت است.”
