Dezember 3, 2022

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Ein Quantencomputer schafft in 36 Mikrosekunden, wofür ein klassischer Computer fast 9.000 Jahre braucht.

Borealis Quantum Computer (Foto: Sonadu Quantum Technologies Inc.)

Noch experimentelle Quantencomputer basieren auf Quantenbits, können aber Photonen, jedes Lichtteilchen, verwenden. Jetzt haben Wissenschaftler in diesem neuesten Modell neue Schritte unternommen und eine Aufgabe in nur 36 Mikrosekunden bewältigt, für die der Classic fast 9.000 Jahre benötigt.

Beschreibung dieses quantenphotonischen Prozessors BorealisVeröffentlicht in der Zeitschrift Nature und versprochen von seinen Managern Dies ist das bisher größte quantenfreundliche photonische Experiment, das den Fortschritt gegenüber klassischen Systemen demonstriert..

„Im Durchschnitt brauchen die besten verfügbaren Algorithmen und Supercomputer mehr als 9.000 Jahre, um diese Aufgabe zu erledigen“, sagten Forscher des kanadischen Quantentechnologieunternehmens SANADU und der US-amerikanischen National Institutes of Standards and Technology.

Das wissenschaftliche Team von Jonathan LaVoy fasst zusammen, dass dieses System Verbesserungen gegenüber bisher bewährten photonischen Geräten bietet und einen wichtigen Schritt in der Entwicklung von Quantencomputern darstellen könnte.

Einer der Hauptzwecke von Quantengeräten – basierend auf Quittungen und Photonen – besteht darin, einen Quantenvorteil oder eine Quantendominanz gegenüber den derzeit auf dem Markt befindlichen klassischen Systemen, Computern und Supercomputern zu etablieren.

Aber bis heute haben nur eine kleine Anzahl von Experimenten diese Leistung gemeldet, insbesondere in solchen Modellen, die auf Quantenbits basieren – mit Kontroversen, wenn Google behauptet eine Quantendominanz im Jahr 2019, die von IBM in Frage gestellt wurde.

Was jetzt veröffentlicht wird, demonstriert diesen Vorteil in einem Prozessor, der Photonen enthält, und der Ansatz, der ihn demonstriert, heißt Bosonenmodell, wobei das Photon ein Beispiel für ein Boson, ein fundamentales Teilchen, ist.

Dieses Modell ist eine Berechnung, die auf der Umlaufbahn durchgeführt wird, um die sich Photonen bewegen. Mit einem Netz von durchgehenden Ein- und Ausgängen und Spiegeln und festen LinsenUnter anderem quantenoptische Instrumente.

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Tatsächlich beinhaltet die Berechnung die Feststellung, wie viele Photonen durch Änderungen in der Schaltung terminiert werden, ohne einen gegebenen Ausgangspfad, basierend auf bestimmten Parametern.

Archivbild des Supercomputers Blue Gene Q während einer Pressemitteilung der École Polytechnique Federal de Lausanne (EPFL).  EFE / Jean-Christophe Bott
Archivbild des Supercomputers Blue Gene Q während einer Pressemitteilung der École Polytechnique Federal de Lausanne (EPFL). EFE / Jean-Christophe Bott

Wie Carlos Sabin, ein Forscher in der Abteilung für Theoretische Physik an der Autonomen Universität von Madrid, erklärt, weist der Kreislauf eine Reihe von Veränderungen auf, die in allem stattfinden, was in ihn eintritt.

Diese Änderungen können beispielsweise in Strahlteilern auftreten – einer Vorrichtung, die einen Lichtstrahl in zwei Teile teilt, sodass Photonen mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit ihre Bahn in der Umlaufbahn ändern und beim Austritt ihre Umverteilung erreichen.

Sabin, der nicht an der Studie teilgenommen hat, sagt, es sei lustig, aber das sei es nicht; Es wurde vor vielen Jahren gezeigt, dass diese Berechnung – zu wissen, wie viele Photonen sich in einem bestimmten Ausgangspfad befinden – auf herkömmlichen Computern nicht schnell durchgeführt werden kann.

Klassische Computer sind das Tor zu Photonen, die nicht in der Lage sind, in vernünftiger Zeit zu rechnen.

„Wenn die Parameter der Schaltung grob aus einer bestimmten Anzahl von Teilchen und den Ein- und Ausgangspfaden ausgewählt werden, ist die Berechnung der Wahrscheinlichkeiten in Bezug auf die Ausgabe für einen herkömmlichen Computer fast unmöglich“, sagte der Forscher kurz zu Efe.

In der Nature-Studie erreichte das Team das bisher größte Bosonenmodell mit 216 Pfaden (125 Photonen im Durchschnitt) und Rekordzeitberechnung: 0,000036 Sekunden.

Obwohl diese Behauptungen manchmal rückwärts in Frage gestellt werden (es könnte bessere klassische Computerberechnungsmethoden geben, als die Autoren annehmen), gehen diese Zahlen über frühere Boson-Modellexperimente und quantendominierte Experimente mit Bits hinaus. Quantensupraleiter von Google“, sagt Sabin.

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Der Physiker fasst zusammen, dass „im Rennen um den Beweis der Quantenüberlegenheit Ergebnisse eingebaut werden müssen“.

Dies – fügt er hinzu – „antwortet auf die allgemeinste Kritik am bekannten Poso-Modell, universelle Quantenberechnungen durchführen zu können“: Seine Praxis über den Beweis der Quantenüberlegenheit hinaus ist nutzlos.

(Mit Informationen von EFE)

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