Trường Sơn
Writer
Theo Tân Hoa Xã, ngày 11/10/2023, nhóm nghiên cứu gồm Pan Jianwei và Lu Chaoyang thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc, hợp tác với Viện Vi hệ thống và Công nghệ thông tin Thượng Hải thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và Viện Công nghệ Thông tin Quốc gia Trung Quốc, Trung tâm nghiên cứu công nghệ kỹ thuật máy tính đã công bố xây dựng thành công nguyên mẫu điện toán lượng tử 255 photon Cửu Chương-3 (Jiu-Zhang-3). Thành tích này một lần nữa phá kỷ lục thế giới về công nghệ thông tin lượng tử quang học, giải quyết bài toán lấy mẫu Gaussian Bose nhanh hơn 100 tỷ lần so với siêu máy tính nhanh nhất thế giới hiện nay, là bước đi quan trọng trên con đường phát triển máy tính lượng tử.
Sơ đồ thiết bị thí nghiệm
Tạp chí học thuật nổi tiếng thế giới Physical Review Letters đã công bố kết quả. Theo thuật toán tối ưu đã được công bố, tốc độ xử lý mẫu Gaussian Bose của "Jiu-Zhang-3" cao hơn một triệu lần so với thế hệ trước "Jiu-Zhang-2" . "Jiu-Zhang-3" có thể tính toán nhiều nhất dữ liệu phức tạp trong 1 micro giây. Mẫu, hiện siêu máy tính nhanh nhất thế giới "Frontier" mất khoảng 20 tỷ năm.
Điện toán lượng tử là một mô hình điện toán mới trong thời kỳ hậu Moore. Về nguyên tắc, nó có khả năng tính toán song song cực nhanh, dự kiến sẽ sử dụng các thuật toán lượng tử cụ thể để đạt được mức cấp số nhân so với máy tính cổ điển trong một số bài toán có giá trị kinh tế và xã hội lớn . gia tốc. Vì vậy, việc phát triển máy tính lượng tử là một trong những thách thức lớn nhất đi đầu của khoa học công nghệ thế giới hiện nay.
Để đạt được mục tiêu này, cộng đồng học thuật quốc tế đã xây dựng lộ trình phát triển gồm ba bước. Trong số đó, bước đầu tiên là đạt được “ưu thế tính toán lượng tử”, tức là thông qua việc kiểm soát lượng tử có độ chính xác cao gần một trăm qubit, giải quyết các vấn đề cụ thể cho thấy sức mạnh tính toán mà siêu máy tính không thể sánh bằng. Đồng thời, trong quá trình này, công nghệ điều khiển lượng tử có thể mở rộng đã được phát triển để cung cấp nền tảng kỹ thuật cho sự phát triển của máy tính lượng tử phổ quát có khả năng chịu lỗi.
Lợi thế lượng tử được chứng minh bằng cách sử dụng lấy mẫu boson Gaussian
Theo CCTV News, năm 2020, nhóm Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đã chế tạo thành công nguyên mẫu điện toán lượng tử quang học "Cửu chương" 76 photon, lần đầu tiên trên thế giới đạt được "ưu việt tính toán lượng tử" của một hệ thống quang học và vượt qua tính ưu việt về lượng tử trong các thử nghiệm của Google. Vào năm 2021, nhóm Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đã phát triển thành công hơn nữa nguyên mẫu điện toán lượng tử lập trình pha 113 photon Cửu chương 2 và nguyên mẫu điện toán lượng tử 56 bit "Zuchong-2", đưa Trung Quốc trở thành quốc gia duy nhất có công nghệ tiên tiến công nghệ quang học và siêu dẫn, các quốc gia đều đạt được "ưu thế về tính toán lượng tử".
Thông qua một loạt cải tiến, nhóm Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc lần đầu tiên đã đạt được khả năng điều khiển 255 photon, cải thiện đáng kể độ phức tạp của phép tính lượng tử ánh sáng và xử lý các mẫu Gaussian Bose nhanh hơn một triệu lần so với Cửu chương 2. Trên cơ sở xây dựng chuỗi nguyên mẫu điện toán lượng tử quang học “Cửu chương”, nhóm nghiên cứu còn làm sáng tỏ mối liên hệ toán học giữa lấy mẫu Gaussian Bose và lý thuyết đồ thị, đồng thời hoàn thành việc giải hai loại bài toán lý thuyết đồ thị có giá trị thực tiễn như đồ thị con dày đặc, nhanh hơn 180 triệu lần so với mô phỏng chính xác của máy tính cổ điển. Ngoài ra, lần đầu tiên trên thế giới nó đã chứng minh được những ưu điểm của phép đo chính xác lượng tử đa photon vô điều kiện.
Tạp chí học thuật nổi tiếng thế giới Physical Review Letters đã công bố kết quả. Theo thuật toán tối ưu đã được công bố, tốc độ xử lý mẫu Gaussian Bose của "Jiu-Zhang-3" cao hơn một triệu lần so với thế hệ trước "Jiu-Zhang-2" . "Jiu-Zhang-3" có thể tính toán nhiều nhất dữ liệu phức tạp trong 1 micro giây. Mẫu, hiện siêu máy tính nhanh nhất thế giới "Frontier" mất khoảng 20 tỷ năm.
Điện toán lượng tử là một mô hình điện toán mới trong thời kỳ hậu Moore. Về nguyên tắc, nó có khả năng tính toán song song cực nhanh, dự kiến sẽ sử dụng các thuật toán lượng tử cụ thể để đạt được mức cấp số nhân so với máy tính cổ điển trong một số bài toán có giá trị kinh tế và xã hội lớn . gia tốc. Vì vậy, việc phát triển máy tính lượng tử là một trong những thách thức lớn nhất đi đầu của khoa học công nghệ thế giới hiện nay.
Để đạt được mục tiêu này, cộng đồng học thuật quốc tế đã xây dựng lộ trình phát triển gồm ba bước. Trong số đó, bước đầu tiên là đạt được “ưu thế tính toán lượng tử”, tức là thông qua việc kiểm soát lượng tử có độ chính xác cao gần một trăm qubit, giải quyết các vấn đề cụ thể cho thấy sức mạnh tính toán mà siêu máy tính không thể sánh bằng. Đồng thời, trong quá trình này, công nghệ điều khiển lượng tử có thể mở rộng đã được phát triển để cung cấp nền tảng kỹ thuật cho sự phát triển của máy tính lượng tử phổ quát có khả năng chịu lỗi.
Theo CCTV News, năm 2020, nhóm Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đã chế tạo thành công nguyên mẫu điện toán lượng tử quang học "Cửu chương" 76 photon, lần đầu tiên trên thế giới đạt được "ưu việt tính toán lượng tử" của một hệ thống quang học và vượt qua tính ưu việt về lượng tử trong các thử nghiệm của Google. Vào năm 2021, nhóm Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đã phát triển thành công hơn nữa nguyên mẫu điện toán lượng tử lập trình pha 113 photon Cửu chương 2 và nguyên mẫu điện toán lượng tử 56 bit "Zuchong-2", đưa Trung Quốc trở thành quốc gia duy nhất có công nghệ tiên tiến công nghệ quang học và siêu dẫn, các quốc gia đều đạt được "ưu thế về tính toán lượng tử".
Thông qua một loạt cải tiến, nhóm Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc lần đầu tiên đã đạt được khả năng điều khiển 255 photon, cải thiện đáng kể độ phức tạp của phép tính lượng tử ánh sáng và xử lý các mẫu Gaussian Bose nhanh hơn một triệu lần so với Cửu chương 2. Trên cơ sở xây dựng chuỗi nguyên mẫu điện toán lượng tử quang học “Cửu chương”, nhóm nghiên cứu còn làm sáng tỏ mối liên hệ toán học giữa lấy mẫu Gaussian Bose và lý thuyết đồ thị, đồng thời hoàn thành việc giải hai loại bài toán lý thuyết đồ thị có giá trị thực tiễn như đồ thị con dày đặc, nhanh hơn 180 triệu lần so với mô phỏng chính xác của máy tính cổ điển. Ngoài ra, lần đầu tiên trên thế giới nó đã chứng minh được những ưu điểm của phép đo chính xác lượng tử đa photon vô điều kiện.
