Kvantové počítače slibují exponenciální zrychlení určitých problémů s potenciálními aplikacemi v oblastech od objevování léků po nové materiály pro baterie. Ale kvantové výpočty jsou stále v rané fázi, takže jde o dlouhodobé cíle. Přesto existují vzrušující dílčí milníky na cestě k vytvoření užitečného zařízení. V současné době je věnována velká pozornost „kvantové výhodě“, kdy kvantový počítač vykonává úkol, který přesahuje možnosti i těch nejvýkonnějších superpočítačů světa.
Experimentální práce z University of Science and Technology of China (USTC) byla první, která tvrdila kvantovou výhodu pomocí fotonů – částic světla, v protokolu zvaném „Gaussian Boson Sampling“ (GBS). Jejich práce tvrdila, že experiment, provedený za 200 sekund, bude trvat 600 milionů let, než se bude simulovat na největším superpočítači světa.
Tým z laboratoří Quantum Engineering Technology Labs (QET Labs) na Bristolské univerzitě ve spolupráci s výzkumníky z Imperial College London a Hewlett Packard Enterprise zkrátil tuto dobu simulace na pouhých několik měsíců. faktor zrychlení kolem jedné miliardy.
Jejich článek „The boundary for quantum vyhody in Gaussian boson sampling“, dnes publikovaný v časopise Science Advances, přichází v době, kdy vedou i jiné experimentální přístupy s nárokem na kvantovou výhodu, například od týmu kvantových počítačů ve společnosti Google. na vylepšené klasické algoritmy pro simulaci těchto experimentů.
Společný první autor Jake Bulmer, doktorand v QET Labs, řekl: „Probíhá vzrušující závod, kde se na jedné straně výzkumníci snaží vybudovat stále složitější kvantové výpočetní systémy, o kterých tvrdí, že je nelze simulovat konvenčními počítači. . Výzkumníci jako my zároveň vylepšují simulační metody, abychom mohli simulovat tyto údajně nemožné simulovat stroje!“
„Jak výzkumníci vyvíjejí experimenty ve větším měřítku, budou se snažit prohlásit kvantovou výhodu ve srovnání s klasickými simulacemi. Naše výsledky poskytnou základní srovnávací bod, pomocí kterého lze stanovit výpočetní výkon budoucích experimentů GBS,“ řekl spoluautor Bryn Bell, výzkumný pracovník Marie Curie na Imperial College London, nyní Senior Quantum Engineer na Oxford Quantum Circuits.
Metody týmu nevyužívají žádné chyby v experimentu, a tak dalším krokem výzkumu je zkombinovat jejich nové metody s technikami, které využívají nedokonalosti experimentu v reálném světě. To by dále urychlilo dobu simulace a lépe porozumělo tomu, které oblasti vyžadují zlepšení.
„Tyto experimenty s kvantovou výhodou představují obrovský úspěch fyziky a inženýrství. Jako výzkumník je vzrušující přispět k pochopení toho, kde vzniká výpočetní složitost těchto experimentů. Byli jsme překvapeni rozsahem zlepšení, kterých jsme dosáhli – nestává se často, že byste mohli tvrdit, že najdete zlepšení ve výši jedné miliardy!“ řekl Jake Bulmer.
Anthony Laing, spoluředitel QET Labs a autor práce, řekl: „S tím, jak vyvíjíme sofistikovanější kvantové výpočetní technologie, je tento typ práce životně důležitý. Pomáhá nám pochopit laťku, kterou musíme překonat, než začneme řešit problémy v oblasti čisté energie a zdravotnictví, které se nás všech dotýkají. Práce je skvělým příkladem týmové práce a spolupráce mezi výzkumníky v britském Quantum Computing and Simulation Hub a Hewlett Packard Enterprise.“
Další informace
The Quantum Engineering Technology Labs (QET Labs)
Laboratoře QET na univerzitě v Bristolu byly zahájeny v dubnu 2015 a zahrnují činnost více než 100 akademiků, zaměstnanců a studentů. Cílem je maximalizovat příležitosti pro nové vědecké objevy, které podporují inženýrský a technologický vývoj. QET Labs spojují Quantum Engineering Center for Doctoral Training (QE-CDT), Quantum Technology Enterprise Center (QTEC) a výzkumné týmy jejich zaměstnanců a studenty. Ve spolupráci se snažíme přeměnit vědu ve skutečné koncepční demonstrátory a podnikatelské inovace, které budou odrazovým můstkem pro komerční úspěch kvantových technologií. Bristol Quantum Information Institute
Kvantové informace a jejich převod do technologií je dnes jednou z nejzajímavějších výzkumných činností ve vědě a technice. Bristolský Quantum Information Institute, který je dlouho v čele rostoucí celosvětové aktivity v této oblasti, krystalizuje náš výzkum napříč celým spektrem, od teorie po technologii. S naším expertním mezioborovým týmem, včetně zakladatelů oboru, máme odborné znalosti ve všech hlavních oblastech teoretické kvantové informační vědy a experimentu. Podporujeme partnerství se soukromým sektorem a poskytujeme vynikající výuku a školení pro budoucí generaci kvantových vědců a inženýrů a prototypy zítřka.
The Quantum Computing & Simulační centrum
The Quantum Computing & Simulation Hub (QCS) je spolupráce mezi 17 britskými univerzitami, která spolupracuje s rozsáhlou sítí akademických, průmyslových a vládních partnerů. Je jedním ze čtyř center v rámci britského Národního programu kvantových technologií, který představuje 1 miliardu GBP veřejné a soukromé investice do urychlení převodu kvantových technologií na trh. Centrum se zaměřuje na kritické výzkumné výzvy pro kvantové výpočty v širokém spektru hardwarových a softwarových disciplín. Kromě řešení technických výzev při poskytování kvantových výpočtů a simulací ve velkém se Hub zapojuje do průmyslu, koncových uživatelů, vlády a občanů, aby Spojenému království pomohlo stát se „kvantově připraveným“. Pro více informací navštivte https://www.qcshub.org
