מחשב קוונטי. מכשיר ה- Jiuzhang מהיר בהרבה ממחשבי-על

לצוות מדענים סינים יש אחד מחשב קוונטי שלדברי מחבריו מדגים את עליונותה של הקוונטים. היתרון של מחשבון Jiuzhang בא לידי ביטוי במהירות המחשוב. על פי צוות המחקר הסיני, לקח למחשב הקוונטי שלהם רק 200 שניות לבצע חישובים שהמחשב הקונבנציונאלי המהיר ביותר ייקח למיליוני שנים לעשות.

טבע https://www.nature.com/articles/d41586-020-03434-7

באוקטובר האחרון אישרו פקידי גוגל דיווח מוקדם יותר בתקשורת על השגת עליונות קוונטית. מחשב השקמה שהם יצרו נראה פריצת דרך המיוחלת ב מחשוב קוונטי להיות. מהנדסי גוגל דיווחו כי המחשב הקוונטי שלהם פתר בעיה תוך קצת יותר משלוש דקות שייקח אפילו למכונות המקובלות הטובות ביותר לפתור אלפי שנים.

מחשבים קוונטיים יכולים לעמוד בהרבה על מכונות קונבנציונליות. המטרה היא ליצור את מה שמכונה "עליונות קוונטיתמחשב השקמה השיג יתרון זה רק במקרה מאוד ספציפי. הניסוי של מהנדסי גוגל כלל ביצוע פעולות אקראיות ב- qubits וקריאת התוצאה. המשפט שהתקבל של ספרות המקודדות במערכת בינארית נבדק כדי לוודא שההפצה שלהם באמת חישובים אלה אינם שימושיים במיוחד, אך יש להם השפעה רבה על כוח המחשוב של המכשיר.

מקור תמונה: טבע https://www.nature.com/articles/d41586-020-03434-7; הנסן ג'ונג

ג'יוז'אנג

מחשבים קוונטיים הם עדיין תחום חדש. מדענים בכל רחבי העולם עובדים על פרויקטים שונים מאוד. ב"מדע "מסרו מדענים סינים מידע על המחשב הקוונטי שלהם ועל ביצועיו. עם זאת, המחשב שלך שונה מהמכונה של גוגל.

השקמה מבוססת על קווביטים, כלומר סיביות קוונטיות המיוצגות על ידי חומרים מוליכים-על מקוררים במיוחד. בעוד שמחשבים קלאסיים מבצעים חישובים עם ביטים שיכולים להיות באחד משני מצבים (המיוצגים בדרך כלל על ידי 1 או 0), הביטים הקוונטיים, או הקוביטים, יכולים להתקיים בכמה מצבים בו זמנית. זה מאפשר להם לפתור בעיות מהר יותר ממחשבים קלאסיים.

אך למרות שהתאוריות המנבאות כי חישוב קוונטי יביסו חישובים קלאסיים אלה קיימות כבר עשרות שנים, בניית מחשבים קוונטיים מעשיים הוכיחה את עצמה כקשה הרבה יותר.

מדענים מסין יצרו מחשב קוונטי המבוסס על פוטונים. הם השתמשו בקרני לייזר כדי לבצע חישובים שהיו כמעט בלתי אפשריים במחשבים רגילים. זה מה שמכונה גאוסית דגימת בוזון (GBS). ג'יוז'אנג עשה תוך דקות ספורות מה שייקח מיליוני שנים על מחשבי העל הטובים ביותר שקיימים.

דגימת הבוזון

הבעיה בדגימת בוזון היא לחשב את התפלגות ההסתברות של בוזונים רבים - קטגוריות של חלקיקים אלמנטריים כולל פוטונים - שגלים קוונטיים שלהם מפריעים זה לזה, כך שמיקום החלקיקים מתווה למעשה. במילים אחרות, מדובר בחישוב הספק המוצא של מעגל אופטי ליניארי בעל מספר כניסות ויציאות.

מדענים סינים בנו מכונה בה הפוטונים נשלחים במקביל למעגל, וברגע שהם בפנים הם מופרדים על ידי מפצלי קרניים או מראות. ראוי לציין שכששני פוטונים פוגעים באותו מפצל קרן בו זמנית, שניהם לוקחים את אותה הדרך. המשימה של שיטת הדגימה של הבוזון היא לנחש את התפלגות הפוטונים בפלט - לנחש מתצורת הפוטון בכניסה של תצורת הפלט. מחשבים קונבנציונליים נתקעים מהר מאוד במבוי סתום כשמנסים לחשב את ההפצות של מערכת כזו.

Jiuzhang נבנה כדי לטפל ב 100 כניסות ו 100 יציאות עם 300 קורות מפצל ו 75 מראות. המערכת האופטית כולה חוברה ביניהם כך שכל פוטון יוכל להיכנס למערכת בכל נקודה ולצאת שוב בכל נקודה.

מחשב ה- Jiuzhang שפותח על ידי מדענים סינים מצא פיתרון לבעיית סריקת הבוזון תוך 200 שניות. המדענים העריכו גם כי חישובים כאלה ייקחו 2,5 מיליארד שנים על מחשב העל הסיני TaihuLight (שנחשב כיום למחשב העל השלישי בחזקתו בעולם).