В Китае запустили самые быстрые в мире программируемые квантовые компьютеры

Считается, что Китай на шаг или два отстаёт от Запада в области квантовых вычислений. На самом деле в ряде областей данной сферы Китай опередил США и другие страны, о чём в последнее время не перестают говорить все, кто знаком с ситуацией. И дело даже не в стремительном росте экономики Китая и огромных тратах на исследования, хотя и в этом тоже. Увеличивается научный потенциал китайских учёных, на котором основываются все достижения.

Прошлым летом мы сообщали об успешном эксперименте с китайской программируемой криогенной 56-кубитовой вычислительной системой Zuchongzhi. При расчёте классической задачи генерации случайной строки, когда с начальным состоянием вычислителя выполняются случайные, но известные последовательности операций с последующим сравнением теоретических и полученных на компьютере данных, китайский 56-кубитовый Zuchongzhi оказался на два–три порядка быстрее 53-кубитовой квантовой системы Google Sycamore.

Квантовый сверхпроводящий компьютер Google тоже решал задачу генерации случайной строки, поэтому сравнение американских и китайских вычислительных платформ довольно корректно. Компания IBM, напомним, отказалась признать этот факт квантовым превосходством, поскольку по другому алгоритму классический суперкомпьютер решал эту задачу довольно быстро.

Но оставим IBM в стороне. Сегодня китайцы сообщили о запуске 66-кубитовой системы Zuchongzhi 2. И если даже три дополнительных кубита, как в предыдущем опыте, ускорили решение задачи на три порядка, но ещё десять дополнительных кубитов просто невообразимо ускорили решение. Система Zuchongzhi 2 с 66 вычислительными кубитами, по словам разработчиков, работала в миллион раз быстрее 53-кубитового Google Sycamore и в 10 млн раз быстрее самого быстрого обычного суперкомпьютера.

Теоретически системы, подобные Zuchongzhi, могут программироваться на относительно широкий круг задач, связанный с моделированием случайных состояний среды — её физики и химии. Практически они могут быть применены для поиска новых лекарств или для моделирования движения на гиперскоростях. Но на практике стоит задача снизить количество ошибок (повысить вероятность правильного ответа) и создать соответствующие алгоритмы. Обе задачи чрезвычайно сложны и в ближайшие годы вряд ли будут выполнены в достаточном для практического применения объёме.

Другим прорывом для китайской квантовой науки стало создание нового оптического квантового вычислителя. Точнее, в данном случае это почти 100-процентный симулятор, поскольку решает задачи, которые можно пересчитать по пальцам одной руки. Китайские учёные представили модернизированный фотонный квантовый компьютер Jiuzhang 2. Систему Jiuzhang с 73 кубитами модернизировали до системы Jiuzhang 2 со 113 кубитами. Заявленная производительность — решение задачи за 1 мс, которую обычный компьютер будет решать 30 трлн лет.

Система Jiuzhang 2 решает сегодня одну задачу — это так называемая бозонная выборка, когда система имитирует поведение фотонов при прохождении через лабиринт кристаллов и зеркал. Внятного практического применения этому сегодня нет, но есть идеи применить технологию в криптографии. Добавим, о каждой из систем китайцы рассказали в двух публикациях в авторитетных научных изданиях Physical Review Letters и Science Bulletin. Поэтому факт научных достижений никто не сможет отрицать.