初の完全にプログラム可能な光量子コンピュータが打ち上げられる：最強のスーパーコンピュータ「富岳」の7.8兆倍の性能

スーパーコンピューターは通常、古典的なコンピューターでは解決できない問題を解決するために使用されますが、スーパーコンピューターの速度が十分でない場合はどうなるでしょうか?現在、新しいタイプの光量子コンピュータは、従来のスーパーコンピュータでは 9,000 年以上かかるタスクをわずか 36 マイクロ秒で完了できます。

Borealis と呼ばれる光量子コンピューターは、クラウド経由で量子の利点を一般に提供できる最初のマシンです。

理論的には、量子コンピューターには量子の利点があり、古典的なコンピューターでは解決できない問題の答えを見つけることができます。量子コンピューターの計算能力は、量子ビットの数とともに指数関数的に増加します。

Google、IBM、Amazon などの大手テクノロジー企業も、IonQ などの新興企業も、超伝導回路またはイオン トラップに基づく量子ビットに依存しています。これらの方法の欠点の 1 つは、熱によって量子ビットが破壊される可能性があり、低温を制御するシステムが非常に高価であるため、いずれも極度の低温が必要であることです。

対照的に、光子量子ビットを使用する量子コンピューターは原理的に室温で動作でき、既存のファイバーベースの通信システムに簡単に統合できるため、量子コンピューターを強力なネットワークに接続したり、量子インターネットへ。

近年、SycamoreやJiuzhangなどの量子コンピュータが次々とリリースされています。このうち、Jiuzhang-2 は中国科学技術大学が開発した光子ベースの量子コンピューティングのプロトタイプで、ガウスボーズサンプリング問題において、Jiuzhang-2 の処理速度は数十億倍 (10 の 24 乗) です。最速のスーパーコンピューターよりも速い。

Jiuzhang-2 の主な欠点は、固定された反射ミラーとレンズに依存していることです。したがって、プログラム可能ではないため、アプリケーション全体が制限されます。

さて、新しい研究「プログラマブルフォトニックプロセッサの量子コンピューティングの優位性」において、トロントに本拠を置く量子コンピューティングの新興企業ザナドゥは、新しいデバイスであるボレアリスを発表しました。 ## 初の完全にプログラム可能な光子量子コンピューター #。この研究は6月1日付けでNature誌に正式に掲載された。

論文リンク: https://www.nature.com/articles/s41586-022-04725-x。 pdf

「Borealis は、量子コンピューティングの利点を備え、インターネット接続があれば誰でも一般に利用できる最初のマシンです」と、研究の上級著者である Xanadu システム統合チーム ディレクターのジョナサン氏は述べています。ラヴォワ氏は次のように述べています。

#Borealis では、量子ビットは、光パルス内の複数の光子の重ね合わせからなる、いわゆる「圧縮状態」で構成されています。量子物理学の超現実的な性質により、従来の量子ビットは重ね合わせと呼ばれる状態で存在でき、データの 0 または 1 を表すことができますが、スクイーズド状態は 0、1、2、3、またはそれ以上の状態で存在できます。

Borealis は、最大 216 個の圧縮光パルスのシーケンスを生成できます。 「Borealis は従来の 216 量子ビット デバイスと同等ではないことを理解することが重要です。Borealis は圧縮された状態で量子ビットを使用するため、超伝導回路量子ビットやイオン トラップに基づくデバイスとは異なる量子タスクを処理します」と Lavoie 氏は述べています。

完全にプログラム可能なフォトニック プロセッサによる高次元 GBS。

実験では、研究者らはガウス ボソン サンプリングと呼ばれるタスクで Borealis をテストしました。このタスクでは、ランダムなデータ パッチが機械によって分析されました。ガウスボソンサンプリングは、どの分子が互いに最適であるかを特定するなど、多くの実用的な応用が可能です。

前回の研究では、Jiuzhang-2 は 144 個の圧縮光パルスで 113 個もの光子を検出しました。この研究では、ボレアリスは一連の圧縮光パルスで最大 219 個の光子を検出しましたが、通常のレベルは 125 個でした。全体として、科学者らは、

#Borealis は、2021 年時点で世界最速の従来型スーパーコンピューターである富岳より 7.8 兆倍速くガウスボソンサンプリングを実行できると推定しています。

Borealis の主な進歩は、光子数分解検出器の使用です。以前のマシンでは、「フォトンが検出されなかった」場合と「少なくとも 1 つのフォトンが検出された」場合のみを区別するように設計されたしきい値検出器が使用されていました。ラヴォワ氏は、光子量子コンピューターが解決できる計算問題のサイズは、検出できる光子の数に応じて指数関数的に増加するため、光子数分解検出器により、Borealis は以前と同じくらい高速に実行できると述べた。光量子コンピュータ、5,000 万回以上 #。

Xanadu は、Borealis をクラウド経由で誰でも利用できるようにします。 「私たちはパートナーとも協力して、より広く利用できるように取り組んでいます」とラボワ氏は語った。 「これが公開されることで、量子の利点とガウスボソンサンプリング全般に関する研究がさらに活発になることを願っています。」 量子コンピューティングにおける最も重要な問題を解決するためのエラーと最終的なフォールトトレランス。 Borealis の構築中に学んだテクノロジーと教訓の多くは、[将来のモデル] アーキテクチャに組み込まれる予定です。

以上が初の完全にプログラム可能な光量子コンピュータが打ち上げられる：最強のスーパーコンピュータ「富岳」の7.8兆倍の性能の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。