Dwa zespoły naukowców z Chin twierdzą, udało im się zbudować kwantowe komputery, mające znaczną przewagę nad wszystkim, co może zaproponować konkurencja. Czy Chiny faktycznie osiągnęły prymat kwantowy i prowadzą w tym wyścigu ze Stanami Zjednoczonymi?
W świecie komputerów prymat kwantowy to możliwość wykonywania obliczeń, które nie są możliwe do policzenia na konwencjonalnych komputerach. Niekiedy używa się też terminu „przewaga kwantowa”. Chińscy naukowcy twierdzą, że są jedynym krajem, który osiągnął kwantową przewagę obliczeniową na dwóch głównych nurtach technicznych. Według Chińczyków, Stany Zjednoczone osiągnęły jedynie „przewagę kwantową” w nadprzewodnikowych obliczeniach kwantowych. Szczegóły swojej pracy opublikowali w czasopiśmie Physical Review Letters (artykuł 1 i artykuł 2).
Wszyscy chcą osiągnąć prymat kwantowy
W ciągu ostatnich kilku lat wiele zespołów pracujących z komputerami kwantowymi twierdziło, że osiągnęło prymat, ale dotychczas spotykało się ze sceptycyzmem. Głównie ze względu na wątpliwości, czy zastosowany algorytm był najlepszym możliwym wyborem. Tym razem oba chińskie zespoły twierdzą, że zbudowane przez nich komputery nie pozostawiają takich wątpliwości.
Oba zespoły naukowców pracowały w Narodowym Laboratorium Nauk Fizycznych w Hefei na Uniwersytecie Nauki i Technologii w Chinach. Na czele obu stał fizyk Jian-Wei Pan, który jest dobrze znany ze swojej pracy nad splątaniem kwantowym. Celem obu zespołów badaczy było zbudowanie komputera kwantowego zdolnego do obliczania prawdopodobieństw wyjściowych obwodów kwantowych. To zadanie jest stosunkowo proste do wykonania przez konwencjonalny komputer, gdy jest tylko kilka danych wejściowych i wyjściowych. W miarę wzrostu liczb staje się to coraz trudniejsze, aż okazuje się niewykonalne.
Pierwszy zespół stworzył komputer „Zuchongzhi 2.1”, nazwany tak na cześć znanego chińskiego matematyka i astronoma z V wieku. To oparte na nadprzewodnikach urządzenie było w stanie wykonywać obliczenia przy użyciu 66 kubitów – wykorzystano jednak tylko 56 z nich. Mimo to naukowcy odkryli, że maszyna jest w stanie szacować przykładowe obliczenia do 1000 razy szybciej niż najlepsze superkomputery, co, jak twierdzą, pokazuje, że osiągnęli przewagę kwantową. Chińscy naukowcy uważają, że „jego złożoność obliczeniowa jest ponad milion razy większa niż procesora Sycamore firmy Google”. Oczywiście amerykański gigant nie zamierza poddać się bez walki. O osiągnięciach firmy Google w tym zakresie pisaliśmy na naszym blogu m.in. w tekście „Do 2029 roku ma powstać w pełni funkcjonalny komputer kwantowy”.
Podwójny prymat kwantowy dla Chin?
W drugim przypadku naukowcy zastosowali fotoniczne podejście do budowy „Jiuzhang 2.0” – opartego na świetle komputera kwantowego ze 113 wykrytymi fotonami. Aby rozwiązać problem szacowania prawdopodobieństw danych wyjściowych, zespół wykorzystał próbkowanie bozonów Gaussa jako sposób analizy tych danych. W tym przypadku są to dane wyjściowe z interferometru 144-modowego. Przy takim scenariuszu możliwe są 1043 wyniki. Naukowcy twierdzą, że ich maszyna była w stanie próbkować dane wyjściowe 1023 razy szybciej niż superkomputer, co, jak ponownie twierdzą, wykazuje prymat kwantowy.
O komputerach kwantowych pisaliśmy parokrotnie na łamach naszego bloga. Polecamy na przykład nasz tekst „Badacze IBM udowodnili, że komputer kwantowy ma przewagę nad klasycznym”.