一臺用光脈沖編碼信息的量子計(jì)算機(jī)，在36微秒內(nèi)解決了最好的超級計(jì)算機(jī)也要9000年才能完成的任務(wù)。如今，研究人員將這臺機(jī)器接入了互聯(lián)網(wǎng)，以供他人使用。這是如此強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)首次向公眾開放。
依靠量子力學(xué)的奇異特性，量子計(jì)算機(jī)理論上能夠比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更快地進(jìn)行某些計(jì)算。該領(lǐng)域的一個(gè)長期目標(biāo)，即量子優(yōu)勢或量子霸權(quán)，已經(jīng)證明量子計(jì)算機(jī)可以戰(zhàn)勝常規(guī)機(jī)器。2019年，谷歌公司首次使用Sycamore處理器實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，該處理器可以解決一個(gè)涉及隨機(jī)數(shù)采樣的問題，而傳統(tǒng)機(jī)器基本無法解決這一問題。
現(xiàn)在，加拿大多倫多量子計(jì)算初創(chuàng)公司Xanadu的Jonathan Lavoie和同事使用他們最新的可編程光量子計(jì)算機(jī)Borealis，通過一系列光纖回路解決了玻色子采樣難題，展示了量子計(jì)算的優(yōu)越性。這一重要成果6月1日發(fā)表于《自然》。
玻色子采樣對于普通計(jì)算機(jī)來說是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，因?yàn)殡S著光子數(shù)量的增加，計(jì)算的復(fù)雜性也急劇增加。Borealis則通過直接測量多達(dá)216個(gè)糾纏光子的行為計(jì)算出答案。
除了證明實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)勢外，解決這個(gè)問題并沒有特別的用處，但它是一個(gè)重要的測試。“通過使用Borealis演示這些結(jié)果，我們已經(jīng)驗(yàn)證了未來量子計(jì)算機(jī)所需的關(guān)鍵技術(shù)。”Lavoie說。
英國倫敦帝國理工學(xué)院的Peter Knight評價(jià)說，Borealis是一個(gè)強(qiáng)大的系統(tǒng)，能夠用更多的光子進(jìn)行計(jì)算，并且還擁有一個(gè)簡化的架構(gòu)。
Borealis使用光纖回路延遲某些光子相對于其他光子的通過，從而在時(shí)間而不是空間上分離它們。
這種精簡設(shè)計(jì)的好處是可以使電腦更容易被控制，以便遠(yuǎn)程編程。“Borealis是第一臺具有量子計(jì)算優(yōu)勢的機(jī)器，任何人只要連接互聯(lián)網(wǎng)都可以使用它。”Lavoie說。
“測試玻色子采樣的變化只是開始，之后還會將Borealis應(yīng)用于不同領(lǐng)域。”Knight表示，到目前為止，還沒有人能夠證明量子優(yōu)勢能用于“有用”的計(jì)算任務(wù)——谷歌首先解決的隨機(jī)抽樣難題基本上除了證明量子優(yōu)勢之外沒有其他應(yīng)用。
Lavoie和同事正致力于把他們?nèi)ツ臧l(fā)布的一份藍(lán)圖變成一個(gè)基于集成芯片的可擴(kuò)展、可容錯(cuò)的光子處理器，這將進(jìn)一步提高量子計(jì)算機(jī)的性能。(李木子)
