Китайский квантовый компьютер Jiuzhang 4.0 на 3050 фотонов установил новый мировой рекорд вычислительной мощности

"Цзючжан-4" (Jiuzhang 4.0) решил задачу "невероятно" высокой сложности всего за 25,6 микросекунды.

Самому быстрому на сегодняшний день классическому суперкомпьютеру в мире, El Capitan (США), для выполнения этой же задачи потребовалось бы около 10?? лет. Китайские ученые представили новый квантовый оптический вычислитель, побивший их же прошлый мировой рекорд по количеству обнаруженных фотонов. На Западе по-прежнему утверждают, что подобная разработка скорее нацелена на демонстрацию абсолютного превосходства, чем на создание универсальных квантовых компьютеров в ближайшей перспективе. Концепция базируется на "сжатых источниках света" внутри китайской фотонной системы.

Квантовый вычислитель Jiuzhang 4.0, разработанный командой исследователей под руководством китайского физика Пань Цзяньвэя (Pan Jianwei) из Университета науки и технологий Китая (USTC), смог зарегистрировать 3050 фотонов.

Для сравнения: предыдущая версия машины, Jiuzhang 3.0 (2023 год), обнаружила 255 фотонов, Jiuzhang 2.0 — 113 фотонов, а самый первый вариант Jiuzhang — 76 фотонов. Государственные СМИ Китая и научные публикации сообщают, что новинка в 10?? раз превосходит по скорости вычислений лучшие мировые суперкомпьютеры при решении своей профильной задачи.

Устройство предназначено для дискретизации гауссовых бозонов (Gaussian boson sampling, GBS) — математической модели, идеально подходящей для демонстрации квантового превосходства. По словам исследователей, Jiuzhang 4.0 проводит выборку GBS всего за 25,6 микросекунды. Результаты этого революционного эксперимента были опубликованы в ведущем международном научном журнале Nature в 2026 году."Квантовые вычислители в принципе обладают потенциалом сверхбыстрых параллельных вычислений. Ожидается, что они смогут выполнять более серьезные вычислительные процессы по сравнению с традиционными компьютерами на основе специализированных алгоритмов в таких областях, как расшифровка кодов, оптимизация "больших данных", прогнозирование погоды, разработка новых материалов и анализ лекарственных препаратов", — отмечал Пань Цзяньвэй.

Для сравнения, канадская компания Xanadu из Торонто ранее заявляла, что ее квантовый вычислитель Borealis способен получить доступ к 219 фотонам и выполнить задачу GBS за 36 микросекунд. По мнению экспертов в области технологий, при сравнении различных типов квантовых вычислителей следует быть осторожными, поскольку они построены с учетом разных архитектурных принципов.Сегодня известно три основных типа квантовых вычислителей:

На основе электронов (сверхпроводящие).

На основе атомов (холодный атом или холодный ион в ловушке).

На основе фотонов / света.

Крупные технологические гиганты, как Google и IBM, в целом сосредоточены на создании сверхпроводящих квантовых машин, в то время как ряд амбициозных компаний занимается разработкой фотонных квантовых "ПК". В число ключевых разработчиков фотонных квантовых компьютеров входят американская компания PsiQuantum, британские ORCA Computing и Nu Quantum, канадская Xanadu и французская Quandela.

При разработке фотонных квантовых компьютеров Китай в первую очередь полагается на команду Пэна в USTC (Хэфэй). Существует две технологии их создания:

На базе однофотонного детектора (PsiQuantum, Nu Quantum, Quandela).

На базе "сжатого" света ("сжатых" фотонов), которые используют Xanadu и USTC.

Выборка гауссовых бозонов

В декабре 2020 года команда Пэна запустила Jiuzhang 1.0 — первый в мире фотонный квантовый компьютер, способный за 200 секунд обнаружить 76 фотонов. Тогда Китай заявил, что он стал вторым государством после США, достигшим "квантового превосходства".

Серия квантовых компьютеров Jiuzhang была разработана для решения узкой задачи — выборки гауссовых бозонов. Этот процесс можно представить в виде множества "шариков" (фотонов), находящихся в разных сжатых состояниях, которые бросают в квантовый аналог автомата для пинбола с "отбойниками" ("делителями" и "фазовращателями") и загоняют в разные ловушки для регистрации. При каждом дополнительном обнаруженном фотоне сложность расчета для обычного компьютера возрастает экспоненциально. Ученые и сама команда USTC указывают, что подобные системы (включая Jiuzhang 4.0) уже могут применяться для решения задач в области комбинаторной оптимизации, теории графов и "молекулярного докинга", благодаря которому можно подбирать пары молекул для конструирования новых лекарственных препаратов.

Эволюция мощности Jiuzhang2020 год:

Jiuzhang 1.0 (76 фотонов).

Первый фотонный квантовый компьютер уже вошел в историю и был передан в Национальный музей Китая.

Октябрь 2021 года: Jiuzhang 2.0 (113 фотонов).

Октябрь 2023 года: Jiuzhang 3.0 (255 фотонов).

Май 2026 года: запуск Jiuzhang 4.0 с колоссальным прорывом до 3050 фотонов. Для достижения таких показателей в 4-й версии используется продвинутая подсистема обнаружения на базе сверхпроводящих нанопроволочных однофотонных детекторов (SNSPD) и программируемые гибридные схемы.

Система работает с общей эффективностью в 51%, что позволяет успешно подавлять потерю фотонов и шум. Развитие квантовых вычислений продолжает оставаться зоной строгих геополитических ограничений. США регулярно расширяют экспортный контроль и ограничивают инвестиции американских фондов в квантовые вычисления и искусственный интеллект Китая. Однако феноменальные результаты Jiuzhang 4.0 ясно демонстрируют: Пекин научился обходить ограничения и продолжает уверенно лидировать в гонке рекордов фотонных квантовых технологий.

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: