Chinesischer Quantencomputer zeigt Quantenüberlegenheit
Ein Forscherteam mehrerer Institutionen in China hat einen photonischen Quantencomputer gebaut und getestet, der die Quantenüberlegenheit demonstriert. In einem in der Zeitschrift Science veröffentlichten Artikel beschreibt die Gruppe ihren Computer, den sie Jiuzhang nennen, und wie gut er bei der Probenahme von Gaußschen Bosonen funktioniert.
Quantencomputer können herkömmliche Maschinen bei der Ausführung bestimmter Aufgaben bei weitem übertreffen. Ziel ist es, eine sogenannte "Quantenüberlegenheit" zu erreichen, bei der ein Quantencomputer herkömmliche Computer in mindestens einer Art von Aufgabe übertreffen kann.
Bisher hat nur ein Computer dieses Kunststück geschafft - Googles Sycamore-Gerät. Und da dieser Bereich noch neu ist, arbeiten Forscher auf der ganzen Welt an völlig unterschiedlichen Designs.
Bergahorn basierte auf Qubits, dargestellt durch supraleitende Materialien. Im Rahmen dieser neuen Arbeit hat eine Gruppe chinesischer Wissenschaftler einen photonenbasierten Quantencomputer entwickelt, der eine bestimmte Art der Berechnung durchführen kann - die Bosonenabtastung.
Die Boson-Abtastung ist ein Mittel zum Berechnen des Ausgangs einer direkten optischen Schaltung mit mehreren Ein- und Ausgängen. Dazu wird eine Maschine geschaffen, in der Photonen parallel in die Schaltung geschickt und im Inneren durch Strahlteiler getrennt werden.
Die gespaltenen Photonen bewegen sich weiter entlang der Kette und treffen auf Spiegel und andere Strahlteiler. Es ist bemerkenswert, dass, wenn zwei Photonen gleichzeitig mit demselben Separator kollidieren, beide nicht gespaltenen Photonen einem der Pfade vom Separator folgen.
Der Vorgang wird wiederholt, was zur Verteilung von Zahlen führt, die die Ausgabe des Netzwerks darstellen. Herkömmliche Computer geraten sehr schnell ins Stocken, wenn sie versuchen, die Verteilungen eines solchen Systems zu berechnen. Jiuzhang wurde für 100 Eingänge und 100 Ausgänge mit 300 Strahlteilern und 75 Spiegeln gebaut.
Die Forscher fanden heraus, dass der Jiuzhang-Quantencomputer etwa 200 Sekunden brauchte, um zu reagieren.
Sie stellten fest, dass der schnellste Supercomputer der Welt ungefähr 2,5 Milliarden Jahre brauchen würde, um dieselben Berechnungen durchzuführen - ein Paradebeispiel für die Quantenüberlegenheit.