Квантовите компютри обещават експоненциално ускорение за определени проблеми, с потенциални приложения в области от откриване на лекарства до нови материали за батерии. Но квантовите компютри все още са в начален етап, така че това са дългосрочни цели. Въпреки това, има вълнуващи междинни етапи по пътя към изграждането на полезно устройство. Едно, което в момента получава много внимание, е „квантово предимство“, където квантовият компютър изпълнява задача, надхвърляща възможностите дори на най-мощните суперкомпютри в света.
Експериментална работа от Университета за наука и технологии на Китай (USTC) беше първата, която претендира за квантово предимство, използвайки фотони – частици светлина, в протокол, наречен „Вземане на проби от гаусови бозони“ (GBS). Тяхната статия твърди, че експериментът, извършен за 200 секунди, ще отнеме 600 милиона години, за да се симулира на най-големия суперкомпютър в света.
Приемайки предизвикателството, екип от лабораториите за квантова инженерна технология на университета в Бристол (QET Labs), в сътрудничество с изследователи от Imperial College London и Hewlett Packard Enterprise, намали времето за тази симулация само до няколко месеца, a коефициент на ускоряване от около един милиард.
Техният документ „Граница за квантово предимство при взимане на проби от гаусови бозони“, публикуван днес в списанието Science Advances, идва в момент, когато други експериментални подходи, претендиращи за квантово предимство, като например от екипа за квантови изчисления в Google, също са водещи към подобрени класически алгоритми за симулиране на тези експерименти.
Съвместен първи автор Джейк Бълмър, докторант в QET Labs, каза: „Има вълнуваща надпревара, в която, от една страна, изследователите се опитват да изградят все по-сложни квантови изчислителни системи, за които твърдят, че не могат да бъдат симулирани от конвенционалните компютри . В същото време изследователи като нас подобряват методите за симулация, за да можем да симулираме тези уж невъзможни за симулиране машини!“
„Тъй като изследователите разработват по-мащабни експерименти, те ще търсят да направят претенции за квантово предимство спрямо класическите симулации. Нашите резултати ще осигурят съществена точка за сравнение, чрез която да се установи изчислителната мощност на бъдещите GBS експерименти,” каза съвместният първи автор, Брин Бел, научен сътрудник на Мария Кюри в Imperial College London, сега старши квантов инженер в Oxford Quantum Circuits.
Методите на екипа не използват никакви грешки в експеримента и затова една следваща стъпка за изследването е да комбинират новите си методи с техники, които използват несъвършенствата на експеримента в реалния свят. Това допълнително ще ускори времето за симулация и ще изгради по-добро разбиране за това кои области изискват подобрения.
„Тези експерименти с квантови предимства представляват огромно постижение на физиката и инженерството. Като изследовател е вълнуващо да допринесете за разбирането на това къде възниква изчислителната сложност на тези експерименти. Бяхме изненадани от мащаба на подобренията, които постигнахме – не се случва често да твърдите, че сте открили подобрение от един милиард пъти!“ каза Джейк Бълмър.
Антъни Лейнг, съдиректор на QET Labs и автор на работата, каза: „Докато разработваме по-сложни квантови изчислителни технологии, този тип работа е от жизненоважно значение. Помага ни да разберем границата, която трябва да преодолеем, преди да започнем да решаваме проблемите в чистата енергия и здравеопазването, които засягат всички нас. Работата е чудесен пример за екипна работа и сътрудничество между изследователи в UK Quantum Computing and Simulation Hub и Hewlett Packard Enterprise.“
Допълнителна информация
Лабораториите за квантово инженерство (QET Labs)
QET Labs в Университета на Бристол стартира през април 2015 г. и обхваща дейността на над 100 преподаватели, служители и студенти. Целта е да се увеличат максимално възможностите за нови научни открития, които са в основата на инженерното и технологичното развитие. Лабораториите QET обединяват Quantum Engineering Center for Doctoral Training (QE-CDT), Quantum Technology Enterprise Center (QTEC) и изследователските екипи на техния персонал и студенти. Работейки заедно, ние се стремим да превърнем науката в реални демонстратори на концепции и предприемачески иновации, които ще бъдат трамплинът за търговския успех на квантовите технологии. Bristol Quantum Information Institute
Квантовата информация и нейното превръщане в технологии е една от най-вълнуващите изследователски дейности в науката и технологиите днес. Дълго време в челните редици на нарастващата световна дейност в тази област, Институтът за квантова информация в Бристол кристализира нашите изследвания в целия спектър, от теория до технология. С нашия експертен интердисциплинарен екип, включително основатели на областта, имаме опит във всички основни области на теоретичната квантова информационна наука и в експеримента. Ние насърчаваме партньорствата с частния сектор и предоставяме превъзходно преподаване и обучение за бъдещото поколение квантови учени и инженери и прототипите на утрешния ден.
Квантовите компютри & Център за симулация
Квантовите компютри & Simulation Hub (QCS) е сътрудничество между 17 британски университета, работещи с широка мрежа от академични, индустриални и правителствени партньори. Това е един от четирите центъра в Националната програма за квантови технологии на Обединеното кралство, която представлява £1 милиард публични и частни инвестиции за ускоряване на транслирането на квантовите технологии на пазара. Центърът е фокусиран върху критичните изследователски предизвикателства за квантовите изчисления в широк спектър от хардуерни и софтуерни дисциплини. Освен че се справя с техническите предизвикателства при предоставянето на квантово изчисление и симулация в мащаб, центърът се ангажира с индустриите, крайните потребители, правителството и гражданите, за да помогне на Обединеното кралство да стане „квантово готово“. За повече информация посетете https://www.qcshub.org
