Fisika: Komputer kuantum Cina membuktikan keunggulan kuantum

Sebuah prototipe komputer kuantum China memecahkan masalah aritmatika dalam 200 detik yang akan memakan waktu 2,5 miliar tahun untuk komputer klasik. Inilah yang peneliti bekerja dengan Jian-Wei Pan dari China University of Science and Technology laporan di jurnal »Science«.

Sebuah tim peneliti yang didanai oleh Google telah menunjukkan pada Oktober 2019 bahwa komputer kuantum dapat menyelesaikan tugas tertentu lebih cepat daripada superkomputer konvensional. Kelompok Amerika menggunakan jaringan 53 persilangan superkonduktor untuk ini. Microchip yang sangat dingin menentukan dalam waktu singkat probabilitas yang dengannya qubit yang digabungkan menghasilkan urutan angka tertentu saat dibaca.

Tim China sekarang telah memilih jalan berbeda menuju “keunggulan kuantum”: Fisikawan telah menggunakan laser untuk menembakkan sejumlah partikel cahaya individu ke dalam susunan pemecah berkas, cermin, dan prisma. Pada setiap pemisah sinar, foton harus memutuskan apakah akan berbelok pada sudut yang benar atau terbang lurus ke depan. Di tepi area pengujian, 100 detektor sensitif menunjukkan jalur mana yang akhirnya diambil partikel cahaya melalui meja laboratorium.

Sangat sulit bagi komputer normal untuk menghitung detektor mana yang menyala dengan probabilitas apa dan polarisasi apa yang dimiliki partikel cahaya yang masuk. Jika Anda menghitung semua kemungkinan lintasan dalam lintasan untuk 50 foton yang ditembakkan secara bersamaan, Anda mendapatkan angka 10 yang sangat tinggi secara astronomis³⁰ (angka dengan 30 nol), kata para peneliti. Dan akhirnya, tidak semua hasil memiliki kemungkinan yang sama: pulsa cahaya dapat digambarkan sebagai gelombang dalam konteks fisika kuantum dan karena itu saling mengganggu dalam cara yang rumit.

Untuk menentukan frekuensi urutan percobaan, komputer klasik harus menyelesaikan sistem persamaan yang kompleks. Kompleksitasnya meningkat secara eksponensial dengan jumlah partikel cahaya yang terlibat. Sebaliknya, jika Anda hanya membuat ulang kursus, secara teratur memberinya makan dengan pulsa laser yang terkoordinasi dengan tepat dan menghitung frekuensi menyalakan photodetector, hasilnya juga dapat ditentukan lebih cepat: dalam hal ini, sifat Anda mengurangi pelapisan yang rumit.

Oleh karena itu, ilmuwan komputer Scott Aaronson dan Alex Arkhipov melakukan apa yang disebut percobaan “pengambilan sampel boson Gaussian” pada tahun 2011 sebagai tempat pengujian untuk komputer kuantum berdasarkan partikel cahaya. dijelaskan. Namun, hingga saat ini, kendala teknis dianggap sangat tinggi, karena partikel cahaya sering hilang, dan sejumlah besar sulit untuk disinkronkan.