В Китае создан квантовый чип, который в 1 квадриллион раз быстрее, чем лучший суперкомпьютер в мире

Исследователи из Университета науки и технологий Китая (USTC) заявили о создании  прототипа чипа сверхпроводящего квантового компьютера, который в миллион раз быстрее, чем квантовый процессор Sycamore от Google, представленный в прошлом году. Квантовый процессор USTC, получивший название Zuchongzhi-3, оснащен 105 кубитами и 182 соединителями, продемонстрировал свое превосходство в задачах выборки случайных квантовых схем, говорится в пресс-релизе университета. Для сравнения, процессор Google Sycamore имел 67 кубитов.

Как подчеркивают китайские СМИ, несмотря на то, что мы только начали создавать сверхмасштабные суперкомпьютеры, ученые работают над созданием компьютеров следующего поколения, способных за считанные секунды выполнять вычисления, которые на суперкомпьютерах выполнялись бы годами. Это делается с использованием свойств материалов квантового масштаба, и исследователи из США и Китая соревнуются за то, чтобы выйти на первое место и продемонстрировать свое технологическое превосходство в этой области. Научное сообщество согласно с тем, что развитие квантовых вычислений будет достигнуто за счет трех основных этапов: достижения квантового превосходства, когда квантовый компьютер вытеснит самые совершенные классические компьютеры; разработки квантовых симуляторов с сотнями кубитов, которые могут решать проблемы реального мира; и, наконец, повышения точности результатов для разработки квантовых компьютеров общего назначения.

США оказались первопроходцами в области квантовых вычислений, когда в 2019 году 53-кубитный процессор Google Sycamore выполнил задачу выборки случайных схем за 200 секунд. В то время самым быстрым суперкомпьютерам в мире потребовалось бы 10 000 лет, чтобы выполнить эту задачу. Однако исследователи из USTC использовали 1400 графических процессоров A100 от Nvidia, чтобы выполнить ту же задачу всего за 14 секунд в 2023 году, превзойдя предыдущее достижение Google. Команда китайских ученых также работала над фотонным квантовым процессором под названием “Jiuzhang”, впервые представленным в 2020 году.

В 2021 году исследователи USTC представили 66-кубитный сверхпроводящий квантовый компьютер, получивший название “Zuchongzhi 2.1”, очень похожий на процессор Sycamore от Google, который  решал ту же задачу. В 2023 году Китай продемонстрировал квантовое превосходство, используя 255-фотонный процессор, превзойдя самые быстрые суперкомпьютеры в 10-16 раз.

Усовершенствовав процессор Zuchongzhi-2, исследователи USTC затем увеличили количество кубитов до 105, чтобы создать процессор Zuchongzhi-3. Благодаря времени когерентности в 72 микросекунды процессор может выполнять более сложные операции и помог команде ученых достичь точности работы с однокубитным затвором на уровне 99,90 %, с параллельным двухкубитным затвором на уровне 99,62 % и с параллельным считыванием на уровне 99,13 %, говорится в пресс-релизе Университета науки и технологий Китая. Чтобы оценить  возможности нового процессора, исследователи провели 32-слойную выборку случайных схем с использованием 83 кубитов. Они обнаружили, что процессор на 15 порядков превосходит самые быстрые суперкомпьютеры, доступные сегодня. Для сравнения, процессор Sycamore от Google в прошлом году был протестирован и показал, что он всего на девять порядков быстрее. Таким образом, китайский квантовый процессор, использующий ту же технологию, в миллион раз быстрее, чем у Google, что, по заявлениям китайских СМИ, укрепляет преимущество Китая в этой области.

Исследователи из Университета науки и технологий Китая уже начали улучшать исправление ошибок в процессоре и реализовывать другие квантовые возможности, такие как моделирование и запутывание кубитов. Команда китайских ученых использует двумерную сетчатую архитектуру для упрощения взаимосвязей между кубитами.

Результаты исследования ученых из Университета науки и технологий Китая опубликованы в журнале Physical Review Letters.