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Computadora cuántica. El dispositivo Jiuzhang es mucho más rápido que las supercomputadoras

Un equipo de científicos chinos tiene uno Computadora cuántica que, según sus autores, demuestra la superioridad de los cuantos. La ventaja de la calculadora Jiuzhang se manifiesta en la velocidad de cálculo. Según el equipo de investigación chino, su computadora cuántica tardó solo 200 segundos en realizar cálculos que llevarían millones de años a la computadora convencional más rápida.

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

En octubre del año pasado, los funcionarios de Google confirmaron un informe de medios anterior sobre el logro de la supremacía cuántica. La computadora Sycamore que crearon parecía un avance muy esperado en el Computación cuántica ser - estar. Los ingenieros de Google informaron que su computadora cuántica resolvió un problema en poco más de tres minutos que incluso las mejores máquinas convencionales tardarían miles de años en resolver.

Las computadoras cuánticas pueden superar con creces a las máquinas convencionales. El objetivo es crear el llamado "Supremacía cuánticaLa computadora Sycamore logró esta ventaja solo en un caso muy específico. El experimento de los ingenieros de Google consistió en realizar operaciones aleatorias en qubits y leer el resultado. La oración resultante de dígitos codificados en un sistema binario se ha verificado para asegurar que su distribución sea Realmente aleatorio Estos cálculos no son particularmente útiles, pero tienen un gran impacto en la potencia de cálculo del dispositivo.

Fuente de imagen: Naturaleza https://www.nature.com/articles/d41586-020-03434-7; hansen zhong


Jiuzhang

Las computadoras cuánticas son todavía un campo nuevo. Los científicos de todo el mundo están trabajando en proyectos muy diferentes. En "Ciencia", los científicos chinos proporcionaron información sobre su computadora cuántica y su rendimiento. Sin embargo, su computadora es diferente a la máquina de Google.

Sycamore se basa en qubits, es decir, bits cuánticos que están representados por materiales superconductores altamente enfriados. Mientras que las computadoras clásicas realizan cálculos con bits que pueden tener uno de dos estados (generalmente representados por 1 o 0), los bits cuánticos, o qubits, pueden existir en varios estados al mismo tiempo. Esto les permite resolver problemas más rápido que las computadoras clásicas.

Pero aunque las teorías que predicen que la computación cuántica derrotará a estas computaciones clásicas han existido durante décadas, la construcción de computadoras cuánticas prácticas resultó mucho más difícil.

Los científicos de China han creado una computadora cuántica basada en fotones. Usaron rayos láser para hacer cálculos que eran virtualmente imposibles en computadoras normales. Esto es lo que se conoce como gaussiano. Muestreo de bosones (GBS). Jiuzhang logró en minutos lo que tomaría millones de años con las mejores supercomputadoras que existen.


Muestreando el bosón

El problema con el muestreo de bosones es calcular la distribución de probabilidad de muchos bosones, categorías de partículas elementales que incluyen fotones, cuyas ondas cuánticas interfieren entre sí, de modo que la posición de las partículas está esencialmente graficada. En otras palabras, se trata de calcular la potencia de salida de un circuito óptico lineal que tiene múltiples entradas y salidas.

Los científicos chinos han construido una máquina en la que los fotones se envían en paralelo al circuito y, una vez dentro, se separan mediante divisores de haz o espejos. Vale la pena señalar que cuando dos fotones golpean el mismo divisor de haz al mismo tiempo, ambos toman el mismo camino. La tarea del método de muestreo de bosones es adivinar la distribución de los fotones en la salida, adivinar a partir de la configuración de fotones en la entrada de la configuración de salida. Las computadoras convencionales se atascan muy rápidamente en un callejón sin salida cuando intentan calcular las distribuciones de dicho sistema.

Jiuzhang fue construido para manejar 100 entradas y 100 salidas con 300 divisores de haz y 75 espejos. Todo el sistema óptico estaba interconectado para que cada fotón pudiera entrar al sistema en cualquier punto y salir de nuevo en cualquier punto.

La computadora Jiuzhang desarrollada por científicos chinos encontró una solución al problema de escanear el bosón en 200 segundos. Los científicos también estimaron que tales cálculos en la supercomputadora china TaihuLight (actualmente considerada la tercera supercomputadora más poderosa del mundo) tomarían 2,5 millones de años.