Čínský kvantový počítač Jiuzhang 4.0 dosáhl kvantové nadvlády: Úkol vyřešil za mikrosekundy, co superpočítači trvá biliony let

Nejnovější čínský fotonický kvantový počítač Jiuzhang 4.0 si nárokuje dosažení kvantové nadvlády. Tento superpočítač, který využívá světelné částice, dokončil složitý výpočet za mikrosekundy.

Nejnovější čínský fotonický kvantový počítač Jiuzhang 4.0 si nárokuje dosažení kvantové nadvlády. Tento superpočítač, který využívá světelné částice, dokončil složitý výpočet za mikrosekundy. Pro srovnání, nejrychlejší superpočítač na světě by stejný úkol zpracovával 10^42 let.

Kvantové počítače jsou často označovány za další hranici výpočetní techniky a jsou vyvíjeny pro řešení úloh, které jsou pro klasické počítače nemožné. Vědci doufají, že pomohou s problémy, jako je změna klimatu, a urychlí objevování nových léků. Jádrem kvantového počítání jsou kvantové bity neboli qubity, které mohou ukládat více hodnot současně, na rozdíl od binárních bitů, které mohou být pouze 0 nebo 1. To exponenciálně zvyšuje jejich schopnost provádět složité výpočty.

Zatímco výzkum vedený USA se zaměřuje na použití supravodivých qubitů pro tyto výpočty, čínský Jiuzhang využívá fotonický přístup, kde se pro výpočty používají světelné částice namísto supravodivých qubitů. Stroj Jiuzhang byl poprvé představen v roce 2020 jako první fotonický systém na světě, který prokázal kvantovou výpočetní výhodu. Pod vedením kvantového fyzika Pana Jianweie se vývoj stroje rychle posunul, přičemž Jiuzhang 4.0 byl odhalen začátkem tohoto týdne.

Podle zpráv Jiuzhang 4.0 pracuje s 1 024 vstupy ve stlačeném stavu napříč interferometrickou sítí s 8 176 režimy. Systém dokáže manipulovat a detekovat 3 050 fotonů najednou, což je desetkrát více než jeho předchůdce. Vědci z Čínské univerzity vědy a technologie (USTC), kde je stroj Jiuzhang vyvíjen, zadali stroji 4.0 dokončení Gaussova vzorkování bosonů. Podle odhadů by El Capitan, nejrychlejší superpočítač na světě v USA, potřeboval 10^42 let k dokončení tohoto vzorkování. Jiuzhang 4.0 jej dokončil za pouhé mikrosekundy.

Kromě rychlosti dosáhl stroj také 92% účinnosti zdroje a 51% celkové účinnosti systému. To je důležité, protože ztráta fotonů je hlavním problémem fotonických kvantových počítačů a významnou překážkou v dalším rozvoji této technologie. Tímto úspěchem se Čína snaží prosadit svůj nárok na dosažení kvantové nadvlády. Ne všichni jsou však přesvědčeni. Iniciativa vedená USA v oblasti kvantových počítačů se zaměřuje na vývoj chybově odolných, programovatelných zařízení schopných spouštět komerční aplikace.

Čínský Jiuzhang je vysoce specializovaný kvantový počítač a vyniká pouze ve specializovaných úlohách, jako je Gaussovo vzorkování bosonů. Zatímco dnešní klasické superpočítače zvládnou širokou škálu úkolů, Jiuzhang takový není. Zatím. Úspěchy Jiuzhangu jsou však těžko ignorovatelné. I když Jiuzhang nemusí být všestranným kvantovým výpočetním systémem, jeho rychlý pokrok, jako je řádové zvýšení rozsahu oproti předchozím iteracím, je chvályhodný. Vědci ve svém prohlášení uvedli: „Žádné realistické klasické výpočetní zdroje, o nichž víme, nemohou algoritmus MPS (matrix product state) přiblížit přesnosti dosažené naším experimentem.“

I když Jiuzhang 4.0 nemusí být dosud postaveným ultimativním kvantovým počítačem, demonstruje vedoucí postavení Číny v kvantovém počítání. I když Jiuzhang vyniká v dosahování vysoké přesnosti a výkonu u jediné specializované úlohy, Čína by mohla v budoucnu rychle vyvinout podobné specializované systémy pro různé úkoly v objevování léků, umělé inteligenci a dokonce i v obranných aplikacích. Výzkum byl zveřejněn v časopise Nature.