Китай добился квантового превосходства … над США

В октябре 2019 года Google провозгласила, что первой достигла квантового превосходства: её квантовый компьютер с массивом из 54 кубитов всего за три минуты и 20 секунд (200 секунд) выдал ответ, который лучшему на тот момент классическому суперкомпьютеру, IBM Summit, пришлось бы искать 10 тысяч лет.

Спустя всего год, в декабре 2020 г., Китай представил фотонный квантовый компьютер, Jiuzhang который решил проблему выборки гауссовых бозонов на 76 кубитах за 200 секунд, что на классическом компьютере заняло бы 600 миллионов лет. С тех пор эта страна смогла достичь квантового превосходства ещё раз, в октябре 2021 г., в этот раз – с использованием квантового компьютера на сверхпроводящих кубитах (Zuchongzhi), однако, первенство уже принадлежало США и, казалось бы, с этим ничего нельзя поделать.

Но китайцы нашли способ, и он заключался в том, чтобы дискредитировать достижение конкурента. Сомнения в чистоте эксперимента Google высказывались и раньше, но предоставить решающее доказательство его некорректности удалось лишь сейчас, сотрудникам Института теоретический физики Китайской Академии Наук.

«Расчётное время, оцененное Google, относится к конкретному классическому алгоритму ... это не теоретическая оценка, которая применима ко всем возможным алгоритмам, – утверждают они. – То есть, в принципе, могут существовать алгоритмы, которые работают намного лучше, чем алгоритм Google, опровергая заявку в достижении квантового превосходства».

Именно такой классический алгоритм, основанный на методе тензорной сети, и предложили пекинские теоретики. В статье, подготовленной к публикации в научном журнале, сообщается, что их алгоритм на классическом вычислительном оборудовании выполнил симуляцию работы квантовых схем Sycamore с большей точностью, чем оригинальный квантовый процессор компании Google. Один миллион некоррелированных выборок, был создан с точностью 0,0037 по сравнению с 0,002 у квантового компьютера Google.

«Насколько нам известно, это первый раз, когда проблема выборки схем квантового превосходства Sycamore с точностью большей, чем на оборудовании Google ... решена на практике классическим способом», – заявил в интервью газете South China Morning Post руководитель группы, профессор Чжан Пань (Zhang Pan).

Системе с 512 графическими чипами (GPU) потребовалось на это около 15 часов, однако, как отмечают участники работы, это далеко не предел: «Если наше моделирование схем квантового превосходства реализовать с высокой эффективностью в готовящемся к выпуску экзафлопном суперкомпьютере, то, в принципе, общее время симуляции может быть сокращено до нескольких десятков секунд, что быстрее, чем в эксперименте с (квантовым) оборудованием Google».

Ниспровержение достижения Sycamore автоматически делает Китай не только первой, но и единственной на сегодняшний день страной, достигшей квантового превосходства.

Китай сделал квантовые технологии своим главным приоритетом – они указаны вместе с шестью другими ключевыми направлениями науки и техники в пятилетнем плане развития страны – в частности для таких приложений, как вычисления, сверхзащищённые сети связи и прецизионные измерения.