Новый прорыв в области квантовых вычислений потряс мир технологий. Исследователи из USTC представили Zuchongzhi-3, машину со 105 кубитами, которая обрабатывает вычисления со скоростью, превосходящей даже самые мощные суперкомпьютеры.
Это знаменует собой еще один шаг вперед в стремлении к квантовому превосходству, поскольку команда продемонстрировала вычислительную мощность на порядки превосходящую последние результаты Google.
Прорыв в квантовых вычислениях с помощью Zuchongzhi-3
Исследовательская группа из Китайского университета науки и технологий (USTC), входящего в состав Китайской академии наук, совместно со своими партнерами добилась значительного прогресса в случайной выборке квантовых схем с использованием Zuchongzhi-3, сверхпроводящего прототипа квантовых вычислений, оснащенного 105 кубитами и 182 соединителями.
Суперкомпьютер Zuchongzhi-3 работает с поразительной скоростью, выполняя вычисления в 10¹⁵ раз быстрее, чем самый мощный суперкомпьютер, доступный сегодня, и в миллион раз быстрее, чем последние опубликованные результаты Google в области квантовых вычислений. Это достижение знаменует собой крупный прорыв в квантовых вычислениях, основанный на успехе его предшественника, Zuchongzhi-2.
Исследование, проведенное под руководством Цзяньвэя Пана, Сяобо Чжу, Чэнчжи Пэна и других исследователей из Китая и других стран, было опубликовано в качестве главной статьи в журнале Physical Review Letters .
Путь к квантовому превосходству
Квантовое превосходство, способность квантового компьютера выполнять задачи, недоступные классическим компьютерам, является ключевой целью в этой области. В 2019 году 53-кубитный процессор Sycamore от Google выполнил задачу случайной выборки схемы за 200 секунд, что, по оценкам, заняло бы 10 000 лет на самом быстром на тот момент суперкомпьютере в мире.
Однако в 2023 году исследователи из USTC продемонстрировали более совершенные классические алгоритмы, способные выполнить ту же задачу за 14 секунд, используя более 1400 графических процессоров A100. С появлением суперкомпьютера Frontier, оснащенного расширенной памятью, эта задача теперь может быть выполнена всего за 1,6 секунды, что фактически бросает вызов более ранним заявлениям Google о квантовом превосходстве.
Расширяя границы возможного: вехи в творчестве Цзючжана и Цзучунчжи.
Впоследствии, используя оптимальный классический алгоритм в качестве эталона, та же команда из USTC в 2020 году впервые добилась строго доказанного квантового превосходства с помощью прототипа фотонных квантовых вычислений Jiuzhang. За этим последовала в 2021 году демонстрация сверхпроводимости с использованием процессора Zuchongzhi-2.
В 2023 году разработанный командой суперкомпьютер Jiuzhang-3 с 255 фотонами продемонстрировал квантовое превосходство, превзойдя классические суперкомпьютеры на 10¹⁶ порядков . В октябре 2024 года сверхпроводящий квантовый процессор Sycamore от Google с 67 кубитами продемонстрировал квантовое превосходство, превзойдя классические суперкомпьютеры на девять порядков.
Зучунчжи-3: прорыв в квантовых характеристиках
Основываясь на 66-кубитном Zuchongzhi-2, исследовательская группа USTC значительно улучшила ключевые показатели производительности для разработки Zuchongzhi-3, который включает 105 кубитов и 182 соединителя. Квантовый процессор достигает времени когерентности 72 мкс, точности одновременной работы однокубитных вентилей 99,90%, точности одновременной работы двухкубитных вентилей 99,62% и точности одновременного считывания 99,13%. Увеличенное время когерентности обеспечивает необходимую длительность для выполнения более сложных операций и вычислений.
Для оценки возможностей системы команда провела на ней тест на случайную выборку схем с 83 кубитами и 32 слоями. Результаты продемонстрировали вычислительную скорость, которая на 15 порядков превосходит скорость самого мощного в мире суперкомпьютера и на шесть порядков превосходит последние результаты квантовых вычислений Google, что подтверждает самое значительное на сегодняшний день преимущество в квантовых вычислениях в сверхпроводящей системе.
Расширение перспектив квантовых исследований
После достижения наивысшего «квантово-вычислительного преимущества» с помощью Zuchongzhi-3, команда активно продвигает исследования в области квантовой коррекции ошибок, квантовой запутанности, квантового моделирования и квантовой химии. Исследователи внедрили двумерную сеточную архитектуру кубитов, улучшив взаимосвязь кубитов и скорость передачи данных.
Используя эту архитектуру, они интегрировали поверхностный код и в настоящее время разрабатывают квантовую коррекцию ошибок с помощью поверхностного кода на расстоянии 7, планируя расширить его до расстояний 9 и 11. Эти усилия направлены на обеспечение крупномасштабной интеграции и манипулирования квантовыми битами.
Глобальное признание и влияние
Работа команды имеет огромное значение и получила широкое признание. Один из рецензентов журнала описал ее как «тестирование нового сверхпроводящего квантового компьютера, демонстрирующего самые современные характеристики» и «значительное улучшение по сравнению с предыдущим 66-кубитным устройством (Zuchongzhi-2)».
Признавая исключительную важность этого исследования, журнал Physics Magazine одновременно опубликовал специальную статью, в которой подробно рассматривались его инновации и подчеркивалось его более широкое значение.
Ссылка: «Создание нового эталона в области квантовых вычислений с помощью 105-кубитного процессора Zuchongzhi 3.0», авторы: Дунсинь Гао, Даоджин Фан, Чэнь Чжа, Цзяхао Бэй, Гоцин Цай, Цзяньбин Цай, Сируи Цао, Фушэн Чен, Цзян Чен, Кефу Чен, Сявэй Чен, Сицин Чен, Чжэ Чен, Чжиюань Чен, Цзихуа Чен, Вэньхао Чу, Хуэй Дэн, Чжибин Дэн, Пей Дин, Сюнь Дин, Чжучжэнци Дин, Шуай Донг, Юпэн Донг, Бо Фань, Юаньхао Фу, Сун Гао, Лэй Гэ, Мин Гонг, Цзячэн Гуй, Чэн Го, Шаоцзюнь Го, Сяоян Го, Ляньчэнь Хань, Тан Хэ, Линьинь Хун, Исен Ху, Хэ-Лян Хуан, Юн-Хэн Хо, Тао Цзян, Цзуокай Цзян, Хунхун Цзинь, Юньсян Ленг, Дайю Ли, Дундун Ли, Фангюй Ли, Цзяци Ли, Цзиньцзинь Ли, Цзюньян Ли, Цзюньюн Ли, На Ли, Шаовэй Ли, Вэй Ли, Юхуай Ли, Юань Ли, Футянь Лян, Сюэлян Лян, Наньсин Ляо, Цзинь Линь, Вэйпин Линь, Дайлинь Лю, Хунсю Лю, Малян Лю, Синьюй Лю, Сюэмэн Лю, Яньчэн Лю, Хаосинь Лу, Ювэй Ма, Линсинь Мэн, Хао Моу, Кайлян Нан, Бинхан Не, Мэйцзюань Не, Цзе Нин, Ле Ню, Вэньи Пэн, Хаоран Цянь, Хао Жун, Тао Жун, Хуэйянь Шен, Цюн Шен, Хун Су, Фейфан Су, Ченьинь Сунь, Лянчао Сунь, Тяньцзо Сунь, Инсю Сунь, Имэн Тан, Цзюнь Тан, Лунюэ Тан, Вэньбин Ту, Цай Ван, Цзяфэй Ван, Бяо Ван, Чан Ван, Чэнь Ван, Чу Ван, Цзянь Ван, Лянъюань Ван, Руй Ван, Шэнтао Ван, Сяоминь Ван, Синьчжэ Ван, Сюньсюнь Ван, Йеру Ван, Цзолинь Вэй, Цзячжоу Вэй, Дачао Ву, Ган Ву, Цзинь Ву, Шэнцзе Ву, Юлинь Ву, Шиюн Се, Ляньцзе Синь, Юй Сюй, Чун Сюэ, Кай Ян, Вэйфэн Ян, Синьпэн Ян, Ян Ян, Янсен Е, Чжэньпин Е, Чонг Ин, Цзяле Ю, Циньцзин Юй, Вэньху Юй, Сяндун Цзэн, Шаоюй Чжан, Фейфей Чжан, Хайбинь Чжан, Кайли Чжан, Пан Чжан, Вэнь Чжан, Имин Чжан, Юнчжуо Чжан, Лисян Чжан, Гумин Чжао, Пэн Чжао, Сяньхэ Чжао, Синьтао Чжао, Ювэй Чжао, Чжун Чжао, Луюань Чжэн, Фэй Чжоу, Лян Чжоу, На Чжоу, Найбинь Чжоу, Шифэн Чжоу, Шуан Чжоу, Чжэнсяо Чжоу, Чэнцзюнь Чжу, Цинлин Чжу, Гуйхун Цзоу, Хаонань Цзоу, Цян Чжан, Чао-Ян Лу, Чэн-Чжи Пэн, Сяобо Чжу и Цзянь-Вэй Пан, 3 марта 2025 г., Письма о физическом обзоре .
DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.090601
Не пропустите ни одного прорыва: подпишитесь на рассылку SciTechDaily.
Следите за нами в Google и Google News .
Комментариев нет:
Отправить комментарий