Es wird angenommen, dass China im Bereich des Quantencomputings ein oder zwei hinter dem Westen liegt. Tatsächlich hat China in einer Reihe von Bereichen dieses Gebiets die Vereinigten Staaten und andere Länder überholt, was in letzter Zeit nicht von jedem gestoppt wurde, der mit der Situation vertraut ist. Dabei geht es nicht einmal um das rasante Wachstum der chinesischen Wirtschaft und die enormen Forschungsausgaben, obwohl dies auch der Fall ist. Das wissenschaftliche Potenzial chinesischer Wissenschaftler, auf dem alle Errungenschaften beruhen, nimmt zu.
Im vergangenen Sommer berichteten wir über ein erfolgreiches Experiment mit dem chinesischen programmierbaren kryogenen 56-Qubit-Rechensystem Zuchongzhi. Bei der Berechnung des klassischen Problems der Erzeugung einer zufälligen Zeichenfolge, wenn zufällige, aber bekannte Operationsfolgen mit dem Anfangszustand des Rechners ausgeführt werden, gefolgt von einem Vergleich von theoretischen und Computerdaten, stellte sich heraus, dass das chinesische 56-Qubit-Zuchongzhi zwei zu drei Größenordnungen schneller als das 53-Qubit-Quantensystem von Google Sycamore.
Googles quantensupraleitender Computer löste auch das Problem, einen zufälligen String zu erzeugen, sodass der Vergleich zwischen amerikanischen und chinesischen Computerplattformen durchaus richtig ist. Wir erinnern uns, die Firma IBM weigerte sich, diese Tatsache als Quantenüberlegenheit anzuerkennen, da ein klassischer Supercomputer einen anderen Algorithmus verwendete, um dieses Problem ziemlich schnell zu lösen.
Aber lassen wir IBM beiseite. Heute gaben die Chinesen den Start des 66-Qubit-Systems Zuchongzhi 2 bekannt. Und auch wenn drei zusätzliche Qubits wie im vorherigen Experiment die Lösung des Problems um drei Größenordnungen beschleunigten, aber zehn zusätzliche Qubits die Lösung einfach unvorstellbar beschleunigten . Das Zuchongzhi 2-System mit 66 Rechen-Qubits arbeitete den Entwicklern zufolge eine Million Mal schneller als der 53-Qubit-Google Sycamore und 10 Millionen Mal schneller als der schnellste konventionelle Supercomputer.
Theoretisch können Systeme wie Zuchongzhi für ein relativ breites Spektrum von Aufgaben programmiert werden, die mit der Modellierung zufälliger Zustände der Umwelt verbunden sind – ihre Physik und Chemie. In der Praxis können sie verwendet werden, um nach neuen Medikamenten zu suchen oder Bewegungen mit Hypergeschwindigkeit zu simulieren. In der Praxis besteht die Aufgabe jedoch darin, die Anzahl der Fehler zu reduzieren (die Wahrscheinlichkeit einer richtigen Antwort zu erhöhen) und entsprechende Algorithmen zu erstellen. Beide Aufgaben sind äußerst schwierig und werden in den kommenden Jahren wahrscheinlich nicht in ausreichendem Umfang für die praktische Anwendung durchgeführt.
Ein weiterer Durchbruch für die chinesische Quantenwissenschaft war die Entwicklung eines neuen optischen Quantencomputers. Genauer gesagt handelt es sich in diesem Fall um einen fast 100%igen Simulator, da er Probleme löst, die an den Fingern einer Hand abgezählt werden können. Chinesische Wissenschaftler präsentierten einen verbesserten photonischen Quantencomputer Jiuzhang 2. Das Jiuzhang-System mit 73 Qubits wurde auf das Jiuzhang 2-System mit 113 Qubits aufgerüstet. Die angegebene Leistung ist eine Lösung für ein Problem in 1 ms, die ein gewöhnlicher Computer 30 Billionen Jahre lang lösen wird.
Das Jiuzhang 2-System löst heute ein Problem – das ist das sogenannte Boson-Sampling, bei dem das System das Verhalten von Photonen beim Durchgang durch ein Labyrinth aus Kristallen und Spiegeln simuliert. Dafür gibt es heute keine klare praktische Anwendung, aber es gibt Ideen, die Technologie in der Kryptographie anzuwenden. Wir fügen hinzu, dass die Chinesen in zwei Veröffentlichungen in den maßgeblichen wissenschaftlichen Zeitschriften Physical Review Letters und Science Bulletin über jedes der Systeme gesprochen haben. Daher kann niemand die Tatsache wissenschaftlicher Errungenschaften leugnen.
2021-10-27 15:08:48
Autor: Vitalii Babkin