Naujasis kvantinis kompiuteris pagerino „kvantinio pranašumo“ pasaulio rekordą, 100 kartų viršydamas „Google“ mašinos „Sycamore“ lyginamosios analizės rezultatus.
Naudodamiesi naujuoju 56 kubitų H2-1 kompiuteriu, kvantinių skaičiavimų bendrovės „Quantinuum“ mokslininkai atliko įvairius eksperimentus, siekdami palyginti mašinos našumo lygį ir naudojamų kubitų kokybę. Savo rezultatus jie paskelbė birželio 4 d. tyrime, įkeltame į preprintų duomenų bazę arXiv. Tyrimas dar nebuvo recenzuojamas.
Kvantinio kompiuterio galimybės
Siekdami pademonstruoti kvantinio kompiuterio galimybes, „Quantinuum“ mokslininkai naudojo gerai žinomą algoritmą, kad išmatuotų, kiek triukšmingi arba linkę klysti kubitai.
Kvantiniai kompiuteriai gali lygiagrečiai atlikti skaičiavimus dėl kvantinės mechanikos dėsnių ir kubitų susietumo, t. y. skirtingų kubitų likimai gali akimirksniu pakeisti vienas kitą. Klasikiniai kompiuteriai, priešingai, gali veikti tik nuosekliai.
Į sistemą įtraukus daugiau kubitų, mašinos galia taip pat didėja eksponentiškai; mokslininkai prognozuoja, kad vieną dieną kvantiniai kompiuteriai per kelias sekundes atliks sudėtingus skaičiavimus, kuriems išspręsti klasikiniam superkompiuteriui prireiktų tūkstančių metų.
Taškas, kai kvantiniai kompiuteriai pralenks klasikinius, vadinamas „kvantine viršenybe“, tačiau norint praktiškai pasiekti šį etapą, reikėtų kvantinio kompiuterio su milijonais kubitų. Didžiausias dabartinis aparatas turi tik apie 1 000 kubitų.
Kvantiniam pranašumui pasiekti reikia tiek daug kubitų, nes jie iš prigimties yra linkę klysti, todėl klaidoms ištaisyti reikėtų daug kubitų. Štai kodėl daugelis mokslininkų dabar daugiausia dėmesio skiria patikimesnių kubitų kūrimui, o ne tiesiog mašinų papildymui daugiau kubitų.
Komanda patikrino H2-1 išvesties patikimumą naudodama vadinamąjį tiesinį kryžminės entropijos etaloną (XEB). XEB duoda rezultatus nuo 0 (nė vienas išvesties rezultatas nėra be klaidų) iki 1 (visiškai be klaidų), sakoma „Quantinuum“ atstovų pareiškime.
„Quantinuum“ pasiekė geresnius rezultatus nei „Google“
2019 m. „Google“ mokslininkai pirmą kartą išbandė bendrovės „Sycamore“ kvantinį kompiuterį, naudodami XEB, ir pademonstravo, kad jis per 200 sekundžių gali atlikti skaičiavimus, kuriems atlikti tuo metu galingiausiam superkompiuteriui būtų prireikę 10 000 metų.
Jie užregistravo XEB rezultatą, kuris buvo maždaug 0,002, kai „Sycamore“ kompiuteryje buvo įmontuoti 53 superlaidūs kubitai.
Tačiau naujajame tyrime „Quantinuum“ mokslininkai, bendradarbiaudami su „JPMorgan“, „Caltech“ ir „Argonne“ nacionaline laboratorija, pasiekė XEB rezultatą, lygų maždaug 0,35. Tai reiškia, kad H2 kvantinis kompiuteris gali pateikti rezultatus be klaidų 35 % laiko.
„Esame visiškai susitelkę ties keliu į universalius klaidų tolerantiškus kvantinius kompiuterius“, – pareiškime sakė Ilyas Khanas, „Quantinuum“ vyriausiasis produktų vadovas ir „Cambridge Quantum Computing“ įkūrėjas. „Šis tikslas nepasikeitė, tačiau tai, kas pasikeitė per pastaruosius kelis mėnesius, yra aiškus įrodymas, kad pažanga tapo įmanoma dėl daugelį, daugelį metų vykdyto darbo ir investicijų.“
Anksčiau „Quantinuum“ bendradarbiavo su „Microsoft“ ir pademonstravo „loginius kubitus“, kurių klaidų lygis 800 kartų mažesnis nei fizinių kubitų.
Balandžio mėn. paskelbtame tyrime mokslininkai įrodė, kad gali atlikti eksperimentus su loginiais kubitais, kurių klaidų dažnis yra tik 1 iš 100 000, o tai yra daug daugiau nei fizinių kubitų klaidų dažnis 1 iš 100, teigė „Microsoft“ atstovai.
„Šie rezultatai rodo, kad nors visa nuo klaidų atsparių kvantinių kompiuterių teikiama nauda nepasikeitė iš esmės, ją galima pasiekti anksčiau, nei buvo tikėtasi iš pradžių“, – pridūrė M. Khanas.
