Zuchongzhi-3 — это прототип сверхпроводящего квантового процессора, который работает на 105 кубитах (это базовые элементы квантовых вычислений) и имеет 182 соединения. Это намного больше, чем у его предшественника, Zuchongzhi-2, который работал на 66 кубитах.

Результаты опубликованы в издании Physical Review Letters.

Скорость, которая поражает

Zuchongzhi-3 показал невероятную скорость. Он работает в 10¹⁵ раз быстрее, чем самый мощный суперкомпьютер в мире. Для сравнения: это в миллион раз быстрее, чем последние достижения Google. Такой результат делает его одним из самых мощных квантовых устройств в истории.

Что такое квантовое превосходство

Квантовое превосходство — это момент, когда квантовый компьютер решает задачу быстрее, чем любой классический суперкомпьютер. В 2019 году Google заявил, что их процессор Sycamore с 53 кубитами выполнил сложную задачу за 200 секунд, а обычному компьютеру на это понадобилось бы 10 000 лет. Однако в 2023 году ученые из USTC доказали, что с помощью современных алгоритмов и мощных графических процессоров ту же задачу можно решить за 14 секунд. А с суперкомпьютером Frontier — всего за 1,6 секунды. Это поставило под сомнение заявления Google о квантовом превосходстве.

Что нового в Zuchongzhi-3

Новый процессор — это огромный шаг вперед. Вот что в нем улучшено:

• Время когерентности (время, в течение которого кубиты сохраняют свои свойства) увеличено до 72 микросекунд. Это позволяет выполнять более сложные расчеты.
• Точность операций с одним кубитом — 99,90%.
• Точность операций с двумя кубитами — 99,62%.
• Точность считывания данных — 99,13%.

Чтобы проверить возможности Zuchongzhi-3, ученые дали ему задачу, связанную с моделированием случайных квантовых схем. Результат? Он справился в 10¹⁵ раз быстрее, чем самый мощный суперкомпьютер. Это еще раз подтвердило, что квантовые вычисления — это не просто теория, а реальность.

Что дальше

Ученые из USTC не останавливаются на достигнутом. Они работают над улучшением квантовой коррекции ошибок, изучают квантовую запутанность и квантовую химию. Они также разработали новую архитектуру кубитов, которая позволяет лучше соединять их между собой и быстрее передавать данные. Это важно для создания более мощных квантовых систем.

Сейчас команда работает над интеграцией квантовой коррекции ошибок с использованием поверхностного кода на расстоянии 7. В будущем они планируют увеличить это расстояние до 9 и 11. Эти шаги помогут создать устойчивые к ошибкам квантовые компьютеры, которые можно будет использовать в реальных задачах.

Почему это важно

Zuchongzhi-3 получил высокую оценку научного сообщества. Эксперты называют его прорывом в квантовых вычислениях.

Квантовые компьютеры, подобные Zuchongzhi-3, могут изменить множество областей: от шифрования данных до разработки новых материалов и искусственного интеллекта. И хотя до массового применения еще далеко, каждый такой шаг приближает нас к этому будущему.

Ранее ученые соединили два квантовых процессора с помощью света.