Zuchongzhi-3, прототип сверхпроводящего квантового компьютера со 105 кубитами и 182 связями, значительно продвинулся в области выборки случайных квантовых схем. Этот прототип был успешно разработан исследовательской группой из Китайского университета науки и технологии (USTC). Этот прототип работает в 1015 раз быстрее, чем самый быстрый суперкомпьютер на сегодняшний день, и в миллион раз быстрее, чем последние результаты, опубликованные компанией Google. Новое достижение знаменует собой важную веху в повышении производительности квантовых вычислений после успеха Zuchongzhi-2. Результаты исследования были опубликованы в качестве статьи на обложке журнала Physical Review Letters.
Квантовое превосходство — это демонстрация квантового компьютера, способного выполнять задачи, которые невыполнимы для классических компьютеров. В 2019 году 53-кубитный процессор Sycamore от Google выполнил задачу по случайной выборке схемы за 200 секунд. На самом быстром суперкомпьютере в мире на тот момент на выполнение этой задачи ушло бы около 10 000 лет.
Однако в 2023 году USTC продемонстрировал более продвинутые классические алгоритмы, выполнив ту же задачу примерно за 14 секунд с помощью более 1400 графических процессоров A100. Ожидается, что с использованием суперкомпьютеров Frontier, оснащенных большей памятью, задача будет выполнена всего за 1,6 секунды. В результате заявление Google о "превосходстве в квантовых вычислениях" на тот момент было опровергнуто. Впоследствии, используя оптимальный классический алгоритм в качестве эталона, та же команда USTC в 2020 году добилась первого научно доказанного квантового превосходства с помощью прототипа фотонных квантовых вычислений "Цзючжан". В 2021 году была решена та же задача в сверхпроводящей системе с помощью процессора Zuchongzhi-2.
В 2023 году разработка 255-фотонного квантового процессора Jiuzhang-3 продемонстрировала квантовое превосходство, которое превысило возможности классических суперкомпьютеров в 1016 раз. В октябре 2024 года 67-кубитный сверхпроводящий квантовый процессор Sycamore от Google продемонстрировал квантовое превосходство, опередив классические суперкомпьютеры на девять порядков. Опираясь на 66-кубитный Zuchongzhi-2, исследовательская группа USTC значительно улучшила ключевые показатели производительности и разработала Zuchongzhi-3, который состоит из 105 кубитов и 182 соединительных элементов. Квантовый процессор обеспечивает время когерентности 72 мкс, точность параллельных однокубитных операций 99,90%, точность параллельных двухкубитных операций 99,62% и точность параллельного считывания 99,13%. Увеличенное время когерентности обеспечивает необходимую продолжительность для выполнения более сложных операций и вычислений.
Для того, чтобы оценить возможности системы, команда из КНР провела на ней 83-кубитную 32-слойную задачу выборки случайных цепей. По сравнению с текущим оптимальным классическим алгоритмом скорость вычислений превосходит скорость самого мощного в мире суперкомпьютера на 15 порядков. Кроме того, она превосходит последние результаты, опубликованные Google в октябре прошлого года, на 6 порядков, что на сегодняшний день является самым значительным преимуществом квантовых вычислений в сверхпроводящей системе.
После достижения максимального преимущества в квантовых вычислениях с помощью Zuchongzhi-3 команда активно продвигает исследования в области квантовой коррекции ошибок, квантовой запутанности, квантового моделирования, квантовой химии и других областях. Исследователи использовали двухмерную ячеистую архитектуру кубитов, которая обеспечивает эффективное взаимодействие между кубитами и повышает скорость передачи данных.
Основываясь на этой архитектуре, команда интегрировала поверхностный код и активно исследует квантовую коррекцию ошибок с помощью поверхностного кода на расстоянии 7. Планируется увеличить это расстояние до 9 и 11, что откроет путь к масштабной интеграции и управлению квантовыми битами. Работа команды имеет огромное значение и получила широкое признание. Один из рецензентов журнала охарактеризовал её как "тестирование нового сверхпроводящего квантового компьютера, который демонстрирует высочайшую производительность" и "значительное усовершенствование по сравнению с предыдущим устройством на 66 кубитов (Zuchongzhi-2)".
В Дании нашли "необычный" деревянный круг, который примерно того же возраста, что и Стоунхендж.
Фото: USTC
Обсуждение ( 0 ) Посмотреть все