Это не универсальный квантовый компьютер, он заточен под всего одну частную задачу. Но это сильный результат, так как самому мощному современному суперкомпьютеру потребовалось бы 2,5 млрд лет для решение этой задачи, в то время как квантовый симулятор решил ее за 200 секунд.
Для тех кто хочет понять, я перевел статью из Nature, перевод немного корявый, но я его подправил сам немного.
Да и не правильно говорить что он быстрее машины Гугла. Та тоже заточена под определенную проблему, но для той проблемы не было доказано что она не может быть решена на классическом суперкомпьютере с помощью хитрого алгоритма который пока не известен. А для проблемы решенной китайцами, было доказано что такого классического алгоритма не существует. Чья машина быстрее нельзя сравнивать так как они заточены под две разные задачи.
https://www.nature.com/articles/d41586-020-03434-7---------------------------
Physicists in China challenge Google’s ‘quantum advantage’Команда в Китае утверждает, что впервые убедительно продемонстрировала «квантовое преимущество», использовав противоречащие интуиции действия квантовой механики для выполнения вычислений, которые были бы чрезмерно медленными на классических компьютерах.
Они использовали лучи лазерного света для выполнения вычислений, которые, как было математически доказано, практически невозможны на обычных компьютерах. Команда достигла за несколько минут того, что заняло бы половину возраста Земли на лучших существующих суперкомпьютерах. В отличие от первой демонстрации квантового преимущества Google, проведенной в прошлом году, их версия практически неоспорима для любого классического компьютера. Результаты были опубликованы в Science 3 декабря.
«Мы показали, что можем использовать фотоны, фундаментальную частицу света, чтобы продемонстрировать квантовую вычислительную мощность, намного превосходящую классические аналоги», - говорит Цзянь-Вэй Пан из Университета науки и технологий Китая в Хэфэе. Он добавляет, что проведенный ими расчет, называемый проблемой выборки бозонов, не просто удобный инструмент для демонстрации квантового преимущества, но имеет потенциальные практические приложения в теории графов, квантовой химии и машинном обучении.
«Это, безусловно, мощный эксперимент и важная веха», - говорит физик Ян Уолмсли из Имперского колледжа Лондона.
Команды как в академических, так и в корпоративных лабораториях соперничали, чтобы продемонстрировать квантовое преимущество (термин, который теперь в значительной степени заменил прежнее «квантовое превосходство»).
В прошлом году исследователи лаборатории квантовых вычислений Google в Санта-Барбаре, Калифорния, объявили о первой демонстрации квантовых преимуществ. Они использовали свое современное устройство Sycamore, которое имеет 53 квантовых бита (кубита), сделанных из сверхпроводящих цепей, которые работают при ультрахолодных температурах.
Но некоторые исследователи оспорили это утверждение на том основании, что может существовать лучший классический алгоритм, который превзойдет квантовый. И исследователи из IBM заявили, что ее классические суперкомпьютеры в принципе могут уже запускать существующие алгоритмы, чтобы делать те же вычисления за 2,5 дня.
Чтобы убедительно продемонстрировать квантовое преимущество, нужно решить ту тестируемую задачу для которой не удастся найти значительно более быстрый классический метод.
Команда Хэфэй во главе с Паном и Чао-Ян Лу выбрала другую задачу для демонстрации, которая называется отбор проб бозонов. Эта задача была предложена в 2011 году двумя учеными Скоттом Ааронсоном и Алексом Архиповым, тогда работавшими в Массачусетском технологическом институте в Кембридже. Она представляет собой вычисление общего распределения вероятностей сразу многих бозонов - категории фундаментальных частиц, которая включает фотоны.
Вероятность обнаружения бозона в данной позиции может быть вычислена с помощью уравнения со многими неизвестными.
Но это вычисление представляет собой так называемую «# P-сложную задачу», которая даже сложнее, чем заведомо сложные NP-сложные задачи, для которых количество необходимых операций возрастает экспоненциально с количеством переменных (например, числом частиц). Для многих десятков бозонов Ааронсон и Архипов показали, что нет никого классического алгоритма который бы позволил уменьшить это фантастичское число операций требуемое для решения проблемы в случае большого числа частиц.
Квантовый компьютер, однако, может обойти космическую сложность вычисления методом грубой силы, непосредственно моделируя квантовый процесс. Для этого Пан и его коллеги решили использовать фотоны в качестве кубитов. Они выполнили задание на фотонном квантовом компьютере, работающем при комнатной температуре.
Начиная с лазерных импульсов, исследователи кодировали информацию о пространственном положении и поляризации определенных состояний фотонов - ориентации электромагнитных полей фотонов. Затем эти состояния были объединены, чтобы интерферировать друг с другом и генерировать распределение фотонов, которое представляет собой выходной сигнал. Команда использовала фотодетекторы, способные регистрировать одиночные фотоны, чтобы измерить это распределение, которое, по сути, кодирует вычисления, которые так сложно выполнить классическим способом.
Таким образом, Пан и его коллеги могли найти решение проблемы отбора бозонов за 200 секунд. По их оценкам, для расчета на китайском суперкомпьютере TaihuLight потребуется 2,5 миллиарда лет .
«Впервые квантовое преимущество было продемонстрировано с помощью света или фотоники», - говорит Кристиан Видбрук, исполнительный директор стартапа по квантовым вычислениям Xanadu в Торонто, Канада, который стремится создать практические квантовые компьютеры на основе фотоники.
Уолмсли говорит, что это заявление о квантовом преимуществе убедительно. «Поскольку [эксперимент] очень близок к исходной схеме Ааронсона – Аркифова, маловероятно, что можно будет найти лучший классический алгоритм», - говорит он.
Однако Видбрук отмечает, что пока что, в отличие от Google Sycamore, фотонная схема китайской команды не является программируемой, поэтому на данный момент «ее нельзя использовать для решения практических задач».
Но он добавляет, что, если команде удастся создать достаточно эффективный программируемый чип, можно будет решить несколько важных вычислительных проблем. Среди них - предсказание того, как белки стыкуются друг с другом и как молекулы вибрируют, - говорит Лу.
Видбрук отмечает, что фотонные квантовые вычисления появились позже, чем другие подходы, но теперь они могут «потенциально перепрыгнуть через остальное». В любом случае, добавляет он, «это только вопрос времени, когда квантовые компьютеры оставят классические компьютеры в пыли».
Это сообщение отредактировал kurtosis - 4.12.2020 - 15:06
yaplakal.com