米兰·(milan)中国官方网站-36微秒就能完成传统超级计算机9000年才能完成的任务？这台光子量子计算机登上 Nature
挑战「九章」计较上风的光子量子计较机呈现了。作者 | 西西
编纂 | 陈彩娴
近日，加拿年夜多伦多一家草创公司所开发的光子量子计较机 Borealis 登上 Nature，引起了全世界科技圈的广泛存眷。
他们号称 Borealis 只用 36 微秒就能够解决传统超等计较机需要九千年才能解决的问题，计较速率跨越今朝享誉全世界的超等计较机，更是挑战了中国的九章 2.0！
这家公司就是建立在 2016 年的 Xanadu。
它们是全世界少数量前正于全力研发光子量子计较机的公司，遭到 IBM、微软、亚马逊、英伟达等等国际企业的存眷。其开创人 Christian Weedbrook 于昆士兰年夜学得到物理博士学位，又于 MIT 与多伦多年夜学当过博士后。
那末，Borealis毕竟是何方神圣？与九章比拟的上风是甚么呢？
1Borealis 是何方神圣？先谈谈量子计较为什么优在传统计较机。
经典计较机于对于晶体管举行开关操作时会将数据转化为 1 或者 0 的符号，而量子计较机是利用「量子比特」，量子比特可以叠加，同时充任 1 及 0，也就是说，单个量子位可以履行两次计较。
那末，当两个量子位于量子力学上毗连、或者纠缠时，它们就能够同时举行 2^2 或者四个计较；三个量子位毗连或者纠缠时，到达 2^3 或者 8 个计较，以此类推……到 300 个量子位时，量子计较机就能够于霎时间履行比可见宇宙华夏子还有多的计较。
这，也就是所谓的「量子上风」。
于6月初被《Nature》吸收的文章中，Xanadu团队推出了它们研发的 Borealis。据 IEEE Spectrum 先容，这台新的光子量子计较机只需 36 微秒就能够完成一项传统超等计较机需要 9000 多年才能完成的使命。
此外，Borealis也是世界上第一台可以或许经由过程云向公家提供的具备量子上风的计较机。
图注：由 Borealis 合成的三维纠缠态的图形暗示图，此中每一个极点代表一个压缩状况的量子位，每一个边代表极点之间的毗连（也称为纠缠）。图源 Xanadu
Xanadu的团队还有暗示，它们的量子计较机基在光子，比 IBM、google、亚马逊等基在超导电路或者捕捉离子的量子计较机具备较着的改良与上风：
详细来讲，基在超导电路或者捕捉离子的量子比特需要比外太空还有要冷的温度，由于热量会粉碎量子比特。要于云云严寒的温度下连结量子比特，需要昂贵、粗笨的低温体系，而采用了如许的体系，也会限定量子比特的尺寸巨细往更迷你、更便捷的标的目的成长。
比拟之下，基在光子的量子比特的量子计较机可以于室温情况下运行，可以集成到现有的基在光纤的电信体系中，帮忙量子计较机毗连到收集，有望形成强盛的量子互联网！
google于2019年推出的 Sycamore 处置惩罚器与2021年中国九章2.0也是基在光子。于解决基准问题上，google的53 个超导量子比特的 Sycamore 处置惩罚器可以用200 秒内完成超等计较机 Su妹妹it 一万年的时间，而九章2.0的团队也称解决速率是经典超等计较机的速率的十倍。
2与九章2.0对于比，孰胜孰优？IEEE Spectrum指出，虽然同是基在光子，但 Borealis 于必然水平上优在九章。
好比，九章2.0的一个重要缺陷是依靠在固定的镜子与镜头收集，以是不成编程。而据 Xanadu 先容，Borealis 是可以编程的。
于 Borealis 中，量子位由所谓的「压缩状况」构成，而压缩状况由光脉冲中多个光子的叠加构成。它可以孕育发生多达 216 个压缩光脉冲序列。
图注：于 Borealis 中，压缩态量子比特（粉红色脉冲）由非线性晶体孕育发生并经由过程一系列三个基在环路的干预干与仪发送，图源 Xanadu
他们于高斯玻色子采样使命中测试了Borealis的体现。于高斯玻色子采样中，呆板要阐发随机的数据块。
据相识，九章2.0于 144 个压缩光脉冲中检测到的光子是至多 113 个，而 Borealis 检测到的是至多 219 个，平均数为 125 个。
这相称在，Borealis 举行高斯玻色子采样的速率是2021年世界上最快的超等计较机 Fugaku 的 7.8 万亿倍！
Borealis 的一项要害前进是利用了光子数分辩探测器。
先前的计较机利用的是阈值检测器，只是区别「未检测到光子」及「至少检测到一个光子」，而光子量子计较机可以解决的计较问题的范围可以跟着它所检测到的光子数目呈指数增加。是以，利用了光子数分辩探测器的Borealis的运行速率因此前的光子量子计较机的 5000 万倍以上。
一句话，真牛！
参考链接：
https://spectrum.ieee.org/photonic-quantum-computing
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04725-x
https://xanadu.ai/products/borealis/
https://spectrum.ieee.org/photonic-quantum
https://en.wikipedia.org/wiki/Xanadu_Quantum_Technologies
https://xanadu.ai/blog/beating-classical-computers-with-Borealis
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