Новият квантов компютър на Китай превъзхожда този на Google милион пъти

Изследователи в Китай са разработили квантов процесор (QPU), който е 1 квадрилион (10¹⁵) пъти по-бърз от най-добрите суперкомпютри на планетата.

Новият прототип на 105-кубитов чип, наречен „Zuchongzhi 3.0“, който използва свръхпроводящи кубити, представлява значителна стъпка напред за квантовите изчисления, съобщиха учени от Университета за наука и технологии на Китай (USTC) в Хефей, цитирани от Livescience.

Той съперничи на резултатите от сравнителния анализ, зададен от най-новия Willow QPU на Google през декември 2024 г., който позволи на учените да заявят претенции за квантовото превъзходство — където квантовите компютри са по-способни от най-бързите суперкомпютри — в лабораторно базиран бенчмаркинг.

Учените са използвали процесора, за да изпълнят задача на широко използвания бенчмарк за квантово изчисление на произволна верига (RSC) само за няколкостотин секунди, казаха те в ново проучване, публикувано на 3 март в списанието Physical Review Letters.

Този тест е изпълнен 1 милион пъти по-бързо от резултата, зададен от предишното поколение чип Sycamore на Google, публикуван през октомври 2024 г. За сравнение, Frontier, вторият най-бърз суперкомпютър в света, ще може да изпълни същата задача за 5,9 милиарда години.

Въпреки че резултатите предполагат, че QPU са способни да постигнат квантово превъзходство, използваният специфичен RCS бенчмаркинг е в полза на квантовите методи. Също така, подобренията в класическите алгоритми, които управляват класическите изчисления, може да запълнят празнината, както се случи през 2019 г., когато учени от Google за първи път обявиха, че квантов компютър превъзхожда класическия компютър – при първото използване на бенчмарка RSC.

„Нашата работа не само разширява границите на квантовите изчисления, но също така полага основите за нова ера, в която квантовите процесори играят съществена роля в справянето със сложни предизвикателства в реалния свят“, казаха учените в проучването.

Последната итерация на Zuchongzhi включва 105 трансмон кюбита – устройства, направени от метали като тантал, ниобий и алуминий, които имат намалена чувствителност към шум – в правоъгълна решетка 15 на 7. Това се основава на предишния чип, който включваше 66 кубита.

Една от най-важните области от решаващо значение за жизнеспособността на квантовите изчисления в реални настройки е времето на кохерентност, мярка за това колко дълго кубитът може да поддържа своята суперпозиция и по законите на квантовата механика да извършва изчисления паралелно. По-дългото време на кохерентност означават, че са възможни по-сложни операции и изчисления.

Zuchongzhi 3.0 се представи с впечатляваща прецизност на паралелен единичен кубит гейт от 99,90% и паралелен двукубитов гейт прецизност от 99,62%. Willow QPU на Google го изпревари леко, с резултати съответно от 99,97% и 99,86%.

Тези резултати до голяма степен са възможни благодарение на инженерни подобрения, включително подобрения в методите на производство и по-добре оптимизиран дизайн на кубитите, коментираха учените в проучването. Например, най-новата итерация литографски дефинира кубит компоненти с помощта на тантал и алуминий, за да се подобри точността и минимизира замърсяването.