Neuartiger Quantencomputer von Borealis erzielt Rechenvorteil

Durchbrüche bei Quantencomputern scheinen ständig zu passieren, aber die Technologie hat noch keine weite Verbreitung gefunden.

Jetzt hat das kanadische Unternehmen Xanadu Quantum Technologies einen beeindruckenden Durchbruch mit einem neuen Gerät erzielt, das jeden Supercomputer der Welt bei einer bestimmten Aufgabe übertreffen kann, laut Artikel von Der Globus und die Post veröffentlicht am Mittwoch.

Erreichen eines „Quantenvorteils“

Xanadu hat einen Quantencomputer namens Borealis entwickelt, der einen „Quantenvorteil“ erreicht hat und ein schnelles Ergebnis liefert, das die derzeitigen Fähigkeiten herkömmlicher Computersysteme übertrifft. Dieses Ergebnis war die Lieferung einer Reihe von Zahlen mit einem bestimmten Wahrscheinlichkeitsbereich innur 36 Millionstel Sekunden

Zum Vergleich: Für diese Aufgabe würden die leistungsstärksten Supercomputer der Welt, die heute verfügbar sind, mehr als 9.000 Jahre benötigen.

„Das finden wir wirklich großartig daran“, sagte Christian Weedbrook, Gründer und Chief Executive Officer von Xanadu Der Globus und die Post. „Viele dieser Durchbrüche sind das, was wir brauchen, um zu einem Quantencomputer zu gelangen, der für Kunden nützlich ist.“

Der wichtigste Teil dieses Durchbruchs ist, dass er anzeigt, dass sich die Industrie auf dem Weg zu universellem Quantencomputing befindet.

Andere wichtige Quantencomputerentwicklungen

Letzten Januar, Forscher der University of South Wales UNSW machte einen großen Schritt um zu beweisen, dass nahezu fehlerfreies Quantencomputing möglich ist, indem ein Gerät bereitgestellt wird, das zu 99 Prozent fehlerfreie Operationen ausführt.

Inzwischen sah November 2021 zwei große Durchbrüche in der Quantencomputertechnik. Erstens das US Quantum Economic Development Consortium zeigte die Ergebnisse von Benchmarking-Experimenten, die zeigten, wie eine fortschrittliche Fehlerunterdrückungsmethode die Erfolgswahrscheinlichkeit von Quantencomputing-Algorithmen auf realer Hardware um beispiellose 2.500 Prozent erhöhte.

Zweitens Ingenieure der Stanford University zeigte ein neues, einfacheres und dennoch fortschrittlicheres Design für einen Quantencomputer, der dazu beitragen könnte, dass praktische Versionen der Maschine endlich Realität werden. Das neue Design sah vor, dass ein einzelnes Atom mit einer Reihe von Photonen verschränkt wurde, wodurch es mehr Informationen verarbeiten und speichern und bei Raumtemperatur laufen konnte.

Was bedeutet das alles?

Quantum Computing könnte bald in unsere Wohnungen und Büros kommen.

Barry Sanders, Direktor des Institute for Quantum Science and Technology an der University of Calgary, der nicht mit Xanadu verbunden war, sagte Der Globus und die Postdass diese jüngste Entwicklung bedeutsam ist.

„Es ist kein kleiner Schritt, es ist ein großer Sprung nach vorne“, sagte Sanders.

Xanadu verwendet einen als Photonik bekannten Ansatz, der den entscheidenden Vorteil bietet, ein Gerät zu entwickeln, das bei Raumtemperatur betrieben werden kann. Aber es ist noch nicht betriebsbereit. Ingenieure rechnen damit, dass mindestens eine Million Qubits benötigt werden, um einen Quantencomputer herzustellen, der das kannist kommerziell relevant, aber die Entwicklung ist ein nicht zu vernachlässigender Schritt nach vorn.

Die Studiewurde veröffentlicht im Natur Tagebuch.

Zusammenfassung:

Ein Quantencomputer erzielt einen Rechenvorteil, wenn er die besten klassischen Computer übertrifft, auf denen die bekanntesten Algorithmen für genau definierte Aufgaben ausgeführt werden. Keine photonische Maschine, die Programmierbarkeit über alle ihre Quantengatter bietet, hat einen Quantencomputervorteil gezeigt: frühere Maschinen^1,2 waren weitgehend auf statische Gate-Sequenzen beschränkt. Frühere photonische Demonstrationen waren auch anfällig für Spoofing³, bei der klassische Heuristik Proben ohne direkte Simulation erzeugt, die näher an der idealen Verteilung liegen als Proben aus der Quantenhardware. Hier berichten wir über den Vorteil der Quantenberechnung mit Borealis, einem photonischen Prozessor, der dynamische Programmierbarkeit auf allen implementierten Gattern bietet. Wir führenaus Gaussian Boson Sampling⁴ GBS auf 216 gequetschten Modi, verstrickt mit dreidimensionaler Konnektivität⁵, unter Verwendung einer zeitgemultiplexten und Photonenzahl-auflösenden Architektur. Im Durchschnitt würde es mehr als 9.000 Jahre dauern, bis die besten verfügbaren Algorithmen und Supercomputer mit exakten Methoden ein einziges Muster aus der programmierten Verteilung erzeugen, während Borealisbenötigt nur 36 μs. Dieser Laufzeitvorteil ist über 50 Millionen Mal so extrem wie der von früheren photonischen Maschinen berichtete. Unseres stellt ein sehr großes GBS-Experiment dar, das Ereignisse mit bis zu 219 Photonen und einer mittleren Photonenzahl von 125 registriert. Diese Arbeit ist aentscheidender Meilenstein auf dem Weg zu einem praktischen Quantencomputer, der die wichtigsten technologischen Merkmale der Photonik als Plattform für dieses Ziel validiert.