O computador quântico chinês foi capaz de superar o sistema clássico bilhões de vezes em uma tarefa científica

Físicos da Universidade de Ciência e Tecnologia de Xangai China (USTC) implementaram um experimento na amostragem de bósons gaussianos usando seu próprio computador quântico Jzhāng. O sistema quântico Jzhāng levou 76 fótons em 200 segundos, enquanto um supercomputador clássico levaria 2,5 bilhões de anos.

Um experimento em uma universidade chinesa não é nem mesmo um pen test. Os cientistas ainda têm dúvidas sobre a escolha dos princípios físicos sobre os quais os computadores quânticos podem ser construídos, e nem mesmo têm certeza sobre a escolha da gama de problemas com os quais os sistemas quânticos lidarão melhor do que os clássicos. Portanto, a experiência adquirida, o caminho mesmo que não trará nenhum resultado prático no futuro próximo, não é menos importante do que o avanço óbvio.

Ao mesmo tempo, os físicos teóricos depositaram muitas esperanças em computadores quânticos ópticos (fotônicos). Isso se devia ao fato de que os fótons prometiam se tornar qubits à temperatura ambiente, o que simplificaria muito a montagem e a operação dos sistemas quânticos. Na prática, para criar um sistema quântico óptico multiqubit, seriam necessários milhões de lasers e centenas de milhões de espelhos, prismas e muito mais, o que faria esquecer a notória superioridade quântica dos computadores quânticos ópticos sobre os clássicos.

A experiência fornecida pelos chineses mostra que mesmo com um conjunto limitado de componentes, um sistema quântico óptico é capaz de superar o clássico, o que significa que existem perspectivas nessa direção, basta trabalhar e trabalhar.

O problema de amostrar bósons gaussianos por um computador clássico é resolvido pelo método da matriz, que aumenta exponencialmente o tempo de cálculo conforme o número de certas partículas aumenta. Um computador quântico óptico é seu próprio modelo operacional para amostrar bósons gaussianos. Para calcular o resultado, você só precisa experimentar. E se cada ciclo de seleção em um sistema quântico leva até 200 segundos, o supercomputador deve gastar incomparavelmente mais tempo nisso.

No entanto, a instalação chinesa apresentada pelos físicos também não é simples. A radiação laser é dividida em 25 feixes e afeta 25 cristais de titanil fosfato de potássio. Depois de atingir cada cristal, dois fótons voam para fora dele em direções opostas. Os fótons atingem 100 entradas, cada uma das quais segue um caminho de 300 prismas e 75 espelhos. O sistema também possui 100 saídas com sensores nas extremidades, que registram as partículas que alcançaram a linha de chegada. Em média, mais de 200 ciclos de segundos, a equipe do USTC detectou cerca de 43 fótons por lançamento. Mas ao mesmo tempo eles observaram 76 fótons – mais do que o suficiente para justificar uma reivindicação pela supremacia quântica.

Um computador clássico, em boas circunstâncias, é capaz de calcular 50 fótons em dois dias de cálculos, e pode levar 2,5 bilhões de anos para selecionar 76 fótons, como diz a extrapolação.

Além de comprovar a possibilidade fundamental de se obter superioridade quântica em um computador quântico óptico, o resultado obtido pode teoricamente ser aplicado na solução de problemas práticos em um futuro próximo. Por exemplo, para resolver problemas especializados em química quântica e matemática. Em um sentido mais amplo, a capacidade de manipular fótons como qubits é um pré-requisito para a criação de uma Internet quântica em grande escala ou de seus elementos-chave no futuro. Em outras palavras, neste caso, a tese “o caminho será dominado pelo caminhante” é apropriada.