量子電腦到底有多快?新實驗告訴你

編譯/高文森

6月1日發表於《自然》(Nature)雜誌的一份研究稱,基於光子的量子處理器在36微秒的時間內,即可完成現在的超級電腦需要9千年才能完成的任務!

科學家打造量子電腦的重要目標之一,是希望量子電腦的性能,大幅度超過現在使用的傳統電腦。科學家把這叫做「量子優勢」(quantum advantage),但是現在還沒有造出實際可用的電腦,無法讓它和傳統電腦共同執行相同的任務,以比較它們之間性能的差別,所以科學家設計了各種實驗,測量這個優勢到底有多大。

高斯玻色採樣(Gaussian boson sampling)就是其中一種方法,從各個量子設備中隨機分布的光子中採樣,對比它們的速度。理論認為,這些光子的分布數據,反映了光子在網絡內傳播的性能,科學家能夠以此探察量子處理器的運算速度。

研究人員再計算出完成同樣的任務,用傳統電腦執行所需要耗費的時間。研究介紹說,當從量子處理器上採樣的光子超過一定數量的時候,意味著如果用傳統電腦去完成這樣的任務,已經無法在人類能接受的合理時間內完成。

簡單的理解,用這種方法採樣得到的光子數量越多,意味著這個量子處理器的運算速度越快、性能越高。以前的研究所報告過的採樣,得到最多的光子數量是113個。這項研究對一個名為Borealis的光子處理器進行多次檢測,偵測到最多達219個光子,平均來說是125個光子。Borealis光子處理器是一種可編程的量子處理器。

研究稱,這是光子處理器至今所檢測到的最強的「量子優勢」。研究者估計,這是由於光子檢測實驗的簡化、引入了可編程技術等各種因素綜合作用的結果。

研究稱他們這項成果很值得關注,因為他們所測的這種可編程的光子處理器,已經很接近能夠投入實際應用的量子設備了。相比之下,基於其他很多量子處理器所進行的實驗,都只是概念性展示。

《自然》雜誌引述了丹尼爾·約斯特·布羅德(Daniel Jost Brod)對此研究的評論說,這項成果「解決了技術挑戰,讓我們在研發實用的量子電腦這條漫長道路上,處於領先地位」。◇

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