先月、物理学者 トロントを拠点とするスタートアップXanaduで で奇妙な実験を公開しました 自然 その中で、彼らは一見乱数を生成しました。 パンデミックの間、彼らは、レーザー、鏡、および1キロメートルを超える光ファイバーで構成されるBorealisという名前の卓上型の機械を製造しました。 ボレアリス内では、216本の赤外線ビームが複雑なプリズムネットワークを介して跳ね返っていました。 次に、一連の検出器が、プリズムを通過した後の各ビームの光子の数をカウントしました。 最終的に、マシンは一度に216個の数値を生成しました。1つの数値は、それぞれのビームのフォトンカウントに対応します。
Borealisは量子コンピューターであり、Xanaduの研究者によると、このレーザー駆動のダイスロールは、従来の、または非量子コンピューティングの能力を超えています。 複雑な統計分布から216個の数値の1セットを生成するのに、Borealisは36マイクロ秒かかりました。 彼らは、実験の時点で最も強力なスーパーコンピューターであるFugakuが、同じ分布から一連の数値を生成するのに平均9、000年かかると見積もっています。
この実験は、量子コンピューターが特定のタスクで最先端のスーパーコンピューターを打ち負かす、いわゆる量子アドバンテージの一連のデモンストレーションの最新のものです。 この実験は「私たちが構築できる機械の限界を押し広げます」と、現在ポリテクニックモントリオールで働いているザナドゥチームのメンバーである物理学者ニコラスケサーダは言います。
「これは大きな技術的進歩です」と、実験に関与しなかったスウェーデンのチャルマース工科大学のローラ・ガルシア・アルバレスは言います。 「このデバイスは、従来のコンピューターでは難しいと考えられている計算を実行しました。 しかし、それは有用な商用量子コンピューティングを意味するものではありません。」
では、正確には、ザナドゥの量子超越性の主張はどういう意味ですか？ カリフォルニア工科大学の物理学者ジョン・プレスキルは、2011年に「量子超越性」という概念を作り出しました。これは、「量子コンピューターが、従来のコンピューターではできないことを、それらのタスクが役立つかどうかに関係なく実行できるポイント」と説明しています。 （それ以来、この分野の多くの研究者は、「白人至上主義」の反響を避けるために、それを「量子超越性」と呼ぶことに切り替えました。Xanaduの論文は、「量子超越性」はコンピューターが便利なタスク—そうではありませんでした。）
プレスキルの言葉は、量子アドバンテージを達成することがターニングポイントになることを示唆しており、物理学者が量子コンピューターの有用なタスクを考案し始める新しい技術時代の始まりを示しています。 確かに、人々はマイルストーンを非常に熱く予想していたため、2019年にGoogleの研究者が、量子コンピューターが従来のコンピューターよりも優れているという最初の主張が漏らされました。
しかし、より多くの研究者が彼らのマシンの量子的優位性を主張するにつれて、達成の意味はより暗くなりました。 一つには、量子アドバンテージは、量子コンピューターと古典的なコンピューターの間の競争の終わりを示すものではありません。 それが始まりです。
量子超越性の各主張は、その主張に挑戦するためのより高速な古典的アルゴリズムを開発するために他の研究者を引き立たせました。 Googleの場合、その研究者はXanaduと同様の乱数生成実験を実行しました。 彼らが書きました 最先端のスーパーコンピューターが数値のコレクションを生成するのに1万年かかるのに対し、量子コンピューターはわずか200秒しかかからなかったということです。 1か月後、IBMの研究者 グーグルが使用したと主張した 比較のための間違った古典的なアルゴリズム、そしてスーパーコンピューターはたった2。5日かかるはずです。 2021年、中国でSunwayTaihuLightスーパーコンピューターを使用しているチームが 304秒でタスクを完了することができます—グーグルの量子コンピューターよりもほんの少し遅い。 さらに大きなスーパーコンピューターがアルゴリズムを実行する可能性があります 数十秒で、中国科学院の物理学者潘璋は言います。 それは古典的なコンピュータを再び上に置くでしょう。