Νέο επίτευγμα στο χώρο της κβαντικής υπολογιστικής από Κινέζους επιστήμονες

(Φωτογραφία / Xinhua)

Κινέζοι επιστήμονες παρουσίασαν τη Δευτέρα ένα πρωτότυπο υπεραγώγιμου κβαντικού υπολογιστή με την ονομασία "Zuchongzhi 3.0", το οποίο διαθέτει 105 qubits, σηματοδοτώντας μια σημαντική πρόοδο στις κβαντικές υπολογιστικές εξελίξεις της Κίνας. Το επίτευγμα αυτό θέτει επίσης νέο ρεκόρ στην κβαντική υπολογιστική υπεροχή εντός των υπεραγώγιμων συστημάτων.

Αναπτύχθηκε από Κινέζους φυσικούς της κβαντικής επιστήμης, όπως οι Pan Jianwei, Zhu Xiaobo, Peng Chengzhi, κ.ά. Το "Zuchongzhi 3.0" διαθέτει 105 αναγνώσιμα qubits και 182 συνδέσμους (couplers). Μπορεί να επεξεργαστεί εργασίες δειγματοληψίας τυχαίων κβαντικών κυκλωμάτων με ταχύτητα ένα τετράκις εκατομμύριο φορές γρηγορότερη από τον πιο ισχυρό υπερυπολογιστή του κόσμου και 1 εκατομμύριο φορές γρηγορότερη από τα τελευταία αποτελέσματα της Google, που δημοσιεύθηκαν στο Nature τον Οκτώβριο του 2024.

Η κβαντική υπολογιστική υπεροχή (quantum supremacy) αναφέρεται στο σημείο όπου οι κβαντικοί υπολογιστές ξεπερνούν τους πιο προηγμένους κλασικούς υπερυπολογιστές σε συγκεκριμένες εργασίες. Αυτό το ορόσημο δεν επιβεβαιώνει μόνο τη βιωσιμότητα της κβαντικής υπολογιστικής, αλλά λειτουργεί και ως άμεσος δείκτης της ερευνητικής δύναμης ενός έθνους στον τομέα αυτό. Η Κίνα και οι Ηνωμένες Πολιτείες είναι σήμερα οι δύο παγκόσμιοι πρωτοπόροι στην κβαντική υπολογιστική έρευνα, με κάθε χώρα να σημειώνει διαδοχικά πρωτοποριακά επιτεύγματα.

Το 2019 και 2020, οι Ηνωμένες Πολιτείες και η Κίνα παρουσίασαν τα πρώτα τους πρωτότυπα κβαντικών υπολογιστών, "Sycamore" και "Jiuzhang", επιτυγχάνοντας την κβαντική υπεροχή.

Το 2021, η Κίνα ανέπτυξε ένα 66-qubit προγραμματιζόμενο υπεραγώγιμο κβαντικό υπολογιστικό σύστημα με την ονομασία "Zuchongzhi 2.1", καθιστώντας τη την πρώτη χώρα που πέτυχε κβαντική υπολογιστική υπεροχή σε δύο κύριες τεχνολογικές διαδρομές. Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, το "Zuchongzhi 3.0" βελτιώνει σημαντικά βασικές επιδόσεις σε σύγκριση με τον προκάτοχό του, "Zuchongzhi 2.1", επιτυγχάνοντας παγκόσμια πρωτοπορία στην κβαντική υπολογιστική ισχύ.

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Physical Review Letters. Οι αξιολογητές επαίνεσαν την εργασία, χαρακτηρίζοντάς την "ορόσημο για ένα νέο υπεραγώγιμο κβαντικό υπολογιστή, που παρουσιάζει τεχνολογική υπεροχή" και "σημαντική αναβάθμιση από τη συσκευή των 66 qubits".

Η παγκόσμια επιστημονική κοινότητα έχει διαμορφώσει έναν τριών σταδίων οδικό χάρτη για την ανάπτυξη της πειραματικής κβαντικής υπολογιστικής: α) τη επίτευξη κβαντικής υπεροχής (Quantum Supremacy) β) την ανάπτυξη κβαντικών προσομοιωτών με εκατοντάδες ελεγχόμενα qubits, ικανούς να επιλύουν προβλήματα πέρα από τις δυνατότητες των υπερυπολογιστών και γ) τη σημαντική βελτίωση στην ακρίβεια ελέγχου των qubits, στην κλίμακα ολοκλήρωσης και στη διόρθωση σφαλμάτων, ώστε να καταστεί δυνατή η δημιουργία προγραμματιζόμενων, γενικού σκοπού κβαντικών υπολογιστών.

Το κβαντικό πλεονέκτημα αποτελεί κρίσιμο θεμέλιο για τις άμεσες εφαρμογές και την ανάπτυξη μαζικά επεκτάσιμης διόρθωσης σφαλμάτων, και τα δύο απαραίτητα για το μέλλον των πρακτικών κβαντικών υπολογιστών. Η ερευνητική ομάδα του "Zuchongzhi 3.0" εξερευνά ενεργά διάφορες κατευθύνσεις, όπως: την διόρθωση κβαντικών σφαλμάτων, την κβαντική εμπλοκή (Quantum Entanglement), την Κβαντική προσομοίωση και την Κβαντική χημεία

Σύμφωνα με τον Zhu Xiaobo, η ομάδα πραγματοποιεί έρευνα για διόρθωση σφαλμάτων με επιφανειακό κώδικα (surface code error correction) με απόσταση κώδικα 7. Μετά από πρόοδο, θα επεκταθεί σε 9 και 11, ανοίγοντας τον δρόμο για μεγάλης κλίμακας ενσωμάτωση και έλεγχο των qubits.