Частичен изглед на Jiuzhang 4.0. ДЖОУ МУ/СИНХУА
Екип от китайски учени разработи най-бързия прототип на квантов компютър в света, наречен Jiuzhang 4.0, способен да решава сложни математически проблеми за по-малко от мигването на окото – задачи, чието разбиване дори на най-мощния суперкомпютър в света ще отнеме повече време от възрастта на цялата вселена.
Констатациите, публикувани в списанието Nature в сряда, издигат квантовото предимство в компютърните технологии до безпрецедентно ниво, демонстрирайки водещата позиция на Китай в тази област.
Квантовият компютър работи по законите на квантовата механика. Неговите основни градивни елементи, наречени квантови битове или кубити, могат да съществуват в суперпозиция на 0 и 1 едновременно – за разлика от конвенционалните битове, които са 0 или 1.
Това позволява на квантовите компютри да изследват много изчислителни пътища паралелно, осигурявайки експоненциално ускоряване за определени задачи, като например решаване на някои математически проблеми и симулиране на квантови системи.
Текущите масови технологични пътища за квантово изчисление включват свръхпроводящи системи, системи с йонни капани, фотонни и неутрални атоми. Серията Jiuzhang, фотонни квантови компютри, кодира информация в частици светлина и нейната скорост зависи от способността за манипулиране и контрол на тези фотони.
Въпреки това, при разработването на широкомащабни фотонни квантови процесори, неизбежната загуба на фотони – основен източник на изчислителна грешка – отдавна е сериозно ограничение. Тъй като оптичната мрежа става все по-голяма и по-сложна, фотоните могат лесно да се „изгубят“ в лабиринта, което значително влошава изчислителната мощност.
За да се справи с проблема, изследователският екип, ръководен от Университета за наука и технологии на Китай, разработи високоефективен оптичен параметричен осцилаторен източник на светлина и пространствено-времево-хибридно кодиран интерферометър, полагайки основите за изграждане на толерантен към грешки фотонен квантов процесор.
Те интегрираха 1024 високоефективни оптични полета със стиснато състояние в пространствено-времево-хибридно кодирана схема с 8176 режима, постигайки ефективност на източника от 92 процента и обща ефективност на системата от 51 процента.
Те представляват големи пробиви в обработката на фотонна квантова информация с ниски загуби.
Освен това, пространствено-времевата хибридно кодирана архитектура позволява на фотоните да взаимодействат както във времеви, така и в пространствени измерения, значително подобрявайки свързаността на цялата мрежа, като същевременно поддържа мащаба на физическото устройство под контрол.
Въз основа на тези постижения екипът постигна манипулиране и откриване на до 3050 фотона – значителен скок от 255 фотона, постигнати с предишния Jiuzhang 3.0, публикуван през 2023 г.
Експериментите показаха, че генерирането на най-сложната извадка от данни, генерирана от Jiuzhang 4.0, отнема само 25 микросекунди — където микросекунда е една милионна от секундата.
За разлика от това, най-мощният суперкомпютър в света El Capitan, разработен от Съединените щати, ще изисква повече от 10 на степен 42 години, за да изчисли същия резултат.
През 2020 г. учени от Университета за наука и технологии на Китай успешно разработиха фотонния квантов изчислителен прототип Jiuzhang със 76 фотона, което направи Китай втората страна в света, постигнала квантово изчислително предимство, и първата, която го постигна в оптична система.
Квантовата технология е подчертана в 15-ия петгодишен план (2026-30) като бъдеща индустрия и стратегическа граница, която изисква непрекъснато укрепване.
Планът подчертава необходимостта от усъвършенстване на основни теории и фундаментални технологии, като същевременно се ускорява тяхното промишлено приложение, като се поставят цели за разработване на устойчиви на грешки универсални квантови компютри и мащабируеми квантови компютри със специално предназначение.
Нашия източник е Българо-Китайска Търговско-промишлена палaта