Kinesiske forskere har avduket Jiuzhang 4.0, en fotonisk kvantedatamaskin som løste et benchmarkproblem langt raskere enn verdens kraftigste klassiske superdatamaskin. Maskinen fullførte Boson-samplingsoppgaven – en test av kvanteoverlegenhet – på bare sekunder, mens det raskeste klassiske systemet ville ha tatt tusenvis av år. Resultatet markerer et betydelig sprang innen fotonisk kvantedatabehandling og styrker Kinas posisjon i frontlinjen av feltet.
Hva Boson-sampling betyr
Boson-sampling er et spesialdesignet problem som simulerer oppførselen til udelelige fotoner som passerer gjennom et nettverk. Det er ekstremt vanskelig for klassiske datamaskiner fordi antallet mulige utfall vokser eksponentielt med antall fotoner. Men kvantedatamaskiner, som selv bruker fotoner, kan håndtere beregningen naturlig. Jiuzhang 4.0 bruker et oppsett av fotoniske kretser og detektorer for å kjøre samplingen direkte, og omgår dermed behovet for en klassisk simulering.
Hvor rask er den?
Teamet bak Jiuzhang 4.0 rapporterte at kvantedatamaskinen løste Boson-samplingsproblemet på en brøkdel av et sekund. Til sammenligning ville den mest avanserte klassiske superdatamaskinen i 2025 ha trengt anslagsvis 10 000 år for å fullføre samme beregning. En slik hastighetsøkning – mange størrelsesordener – er det forskere kaller kvanteoverlegenhet, selv om begrepet er omdiskutert fordi problemet er skreddersydd for kvantesystemer.
Hvorfor fotonisk kvantedatabehandling er viktig
De fleste kvantedatamaskiner i dag er basert på superledende kretser, fangede ioner eller andre faststoffplattformer. Fotoniske kvantedatamaskiner bruker lyspartikler, som er enkle å manipulere og beveger seg i høye hastigheter. De opererer også ved romtemperatur, og unngår den ekstreme nedkjølingen som superledere krever. Imidlertid har fotoniske systemer historisk slitt med å skalere opp antall fotoner og opprettholde lave feilrater. Jiuzhang 4.0 ser ut til å ha overvunnet noen av disse hindringene, i det minste for Boson-sampling.
Kinas ledelse innen fotonisk kvantedatabehandling
Jiuzhang 4.0 er den nyeste i en serie fotoniske kvantedatamaskiner utviklet av kinesiske forskere. Tidligere versjoner – Jiuzhang 1.0, 2.0 og 3.0 – satte hver rekorder for fotonantall og hastighet. 4.0-versjonen sementerer Kinas dominans innen denne spesifikke tilnærmingen. Bragden kommer samtidig som land som USA, Canada og Storbritannia pøser ressurser inn i konkurrerende kvanteteknologier, men ingen har ennå matchet denne ytelsen i Boson-samplingsoppgaven.
Utfordringen nå er å flytte Jiuzhang 4.0 utover benchmarkproblemer mot virkelige anvendelser, som kvantesimulering for kjemi eller materialvitenskap. Forskere må vise at fotoniske kvantedatamaskiner kan løse nyttige problemer som klassiske maskiner ikke kan, ikke bare spesialiserte tester. Teamet bak Jiuzhang forventes å publisere en detaljert artikkel i et fagfellevurdert tidsskrift i løpet av de kommende månedene, noe som vil muliggjøre uavhengig verifisering av resultatene.
