Komputer kwantowy bije superkomputery na głowę. Ostatni eksperyment dobitnie to potwierdza

Komputer kwantowy zaprojektowany przez startup Xanadu jest w stanie przeprowadzić symulacje w ciągu kilkudziesięciu milisekund. Powtórzenie tego wyczynu zajęłoby zaawansowanym komputerom około 9000 lat.

Wykorzystany w tym przypadku układ scalony wprowadza fotony w określony stan kwantowy. Następnie dochodzi do interakcji między fotonami w sposób, który prowadzi do ich splątania. Właśnie za sprawą tych interakcji można sprawić, by kubity, czyli bity kwantowe, posłużyły do wykonywania obliczeń.

Czytaj też: Komputery kwantowe będą jeszcze lepsze? Stworzono materiał o niezwykłych właściwościach

Fotony można posortować na podstawie ich stanu. Ich liczba w każdym stanie dostarcza odpowiedzi na wybrane obliczenia. Jako że fotony mogą oddziaływać wyłącznie parami, to dodanie kolejnego fotonu prowadzi do konieczności uwzględnienia odpowiedniej liczby funkcji sprzętowych, dzięki którym interakcje będą możliwe. W praktyce oznacza to, iż skalowanie procesora do większej liczby kubitów wiąże się ze skalowaniem całego sprzętu.

O ile obecnie nie stanowi to większego problemu, tak w sytuacji, gdy procesory nie będą liczone w setkach, lecz w tysiącach, mogą pojawić się trudności. Nic więc dziwnego, że dziecko Xanadu znane jako Borealis wymaga poważnych zmian w architekturze. Wcześniejsza wersja wykorzystywała wiązkę identycznych fotonów, które wchodziły do układu równolegle i przemieszczały się przez niego jednocześnie. W tym przypadku fotony wchodzą do układu sekwencyjnie i podążają odmienną ścieżką.

Efekt modyfikacji jest co najmniej imponujący. W grę wchodzą między innymi operacje wykorzystujące ponad 200 kubitów czy możliwość prowadzenia zaawansowanych symulacji. Z wykorzystaniem superkomputera zajęłoby to 9000 lat, a Borealis jest w stanie dokonać tego samego w ciągu zaledwie kilkudziesięciu milisekund. Szczegóły w tej sprawie są dostępne na łamach Nature. Czego możemy się dowiedzieć?

Czytaj też: Czym są wiry kwantowe? Wreszcie możemy to zobaczyć

Naukowcy postanowili dokonać tzw. próbkowania bozonów gaussowskich, które wykorzystuje fotony do oszacowania, ile z nich dotrze ostatecznie do detektora. Najbardziej zaawansowane komputery nie radzą sobie z tym wyzwaniem, jednak kwantowe urządzenia powinny wykonywać je znacznie sprawniej. Przynajmniej w teorii. W trakcie wcześniejszych prób konieczne okazywało się użycie od 76 do 113 fotonów. W tym przypadku ich liczba wzrosła do 219, przy czym średnia wyniosła 125. Realizacja wyznaczonych celów zajęła komputerowi kwantowemu 36 milisekund, a dostarczone dane okazały się prawidłowe.