Изследователи от Китай са разработили квантов процесор (QPU), който е 1 квадрилион (10¹⁵) пъти по-бърз от най-добрите суперкомпютри на планетата.
Новият прототип на 105-кубитов чип, наречен „Zuchongzhi 3.0“, който използва свръхпроводящи кубити, представлява значителна стъпка напред за квантовите изчисления , заявиха учени от Китайския университет за наука и технологии (USTC) в Хефей.
Из п ъ л н и т е л н о съперничи на резултатите, постигнати от най-новия Willow QPU на Google през декември 2024 г., които позволиха на учените да предявят претенции за квантово превъзходство - когато квантовите компютри са по-способни от най-бързите суперкомпютри - в лабораторни сравнителни тестове.
Учените са използвали процесора, за да изпълнят задача на широко използвания бенчмарк за квантови компютри за произволно избиране на вериги (RSC) само за няколкостотин секунди, казват те в ново изследване, публикувано на 3 март в списание Physical Review Letters.
Този тест, 83-кубитова задача за 32-слойно случайно дискретизиране на вериги, също беше изпълнен 1 милион пъти по-бързо от резултата, зададен от предишното поколение чип Sycamore на Google, публикуван през октомври 2024 г. За разлика от негоFrontier, вторият най-бърз суперкомпютър в света, би могъл да изпълни същата задача само за 5,9 милиарда години
Въпреки че резултатите сочат, че QPU са способни да постигнат квантово превъзходство, използваният специфичен RCS бенчмарк благоприятства квантовите методи. Също така подобренията в класическите алгоритми, които управляват класическите компютри, могат да намалят разликата, както се случи през 2019 г., когато учени от Google за първи път обявиха, че квантов компютър е надминал класически компютър - при първото използване на бенчмарка RSC.
„Нашата работа не само напредва в границите на квантовите изчисления, но също така поставя основите на нова ера, в която квантовите процесори играят съществена роля при решаването на сложни предизвикателства в реалния свят“, казват учените в изследването.
Съперничи на най-добрия квантов процесор на Google
Последната итерация на Zuchongzhi включва 105 трансмонови кюбита - устройства, изработени от метали като тантал, ниобий и алуминий, които имат намалена чувствителност към шум - в правоъгълна решетка с размери 15 на 7. Това надгражда предишния чип, който включваше 66 кюбита.
Една от най-важните области, които са от решаващо значение за жизнеспособността на квантовите изчисления в реални условия, е времето на кохерентност - мярка за това колко дълго един кюбит може да поддържа своята суперпозиция и да използва законите на квантовата механика за извършване на паралелни изчисления. По-дългото време на кохерентност означава, че са възможни по-сложни операции и изчисления.
Друго значително подобрение се отнася до верността на порта и квантовата корекция на грешки, което е пречка за изграждането на полезни квантови компютри. Вярността на гейта измерва доколко точно квантовият гейт изпълнява предвидената операция, като квантовият гейт е аналогичен на класически логически гейт, изпълняващ определена операция върху един или повече кюбита, манипулирайки тяхното квантово състояние. По-високата точност на кюбитите означава по-малко грешки и по-точни изчисления.
Zuchongzhi 3.0 работи с впечатляващата паралелна точност на единичен кюбитов гейт от 99,90 % и паралелна точност на двукюбитов гейт от 99,62 %. Willow QPU на Google го изпревари леко с резултати от съответно 99,97% и 99,86%.
Тези подобрения бяха възможни до голяма степен благодарение на инженерни подобрения, включително усъвършенстване на методите за производство и по-добре оптимизиран дизайн на кюбитите, казват учените в изследването. Например, последната итерация литографски дефинира компонентите на кюбита, използвайки тантал и алуминий, свързани чрез процес на обръщане на чипа с индиеви буци. Това подобрява точността и свежда до минимум замърсяването.
Comments