Nur 36 Mikrosekunden, um eine Operation zu lösen, die mindestens 9.000 Jahre gedauert hätte: Das ist der neue Erfolg von Quantencomputern, der durch die erstmalige Programmierung von Lichtteilchen (Photonen) erzielt wurde. Es wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht und ist das erste Ergebnis dieser Art, das mit dem programmierbaren photonischen Prozessor Borealis des kanadischen Startups Xanadu dank einer besonders innovativen Technik erzielt wurde, die die Entwicklung dieser leistungsstarken Werkzeuge vereinfacht.
„Es ist eine interessante Arbeit und eine, die einen wichtigen Schritt vorwärts im tiefen Verständnis des Potenzials ermöglicht, das Quantencomputer bieten“, kommentierte Simone Severini, Direktorin für Quantencomputer bei Amazon Web Services (Aws). Die neue Maschine der Xanadu-Forscher gehört zu den Quantencomputern, die Photonen in sich in der Rolle von Qubits, also den Recheneinheiten von Computern, ausnutzen. Es ist eine ziemlich einfache Maschine im Vergleich zu der vor zwei Jahren von Google verwendeten, die als erste herkömmliche Computer überholte und die stattdessen auf Supraleitern basiert und zum Arbeiten auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt (etwa weniger als 270 °C) gekühlt werden muss Grad).
Der Erfolg von Xanadu bestand darin, einen herkömmlichen Supercomputer erneut zu schlagen, indem er eine Berechnung in 36 Mikrosekunden durchführte, die mindestens 9.000 Jahre gedauert hätte, aber jetzt einen programmierbaren photonischen Prozessor verwendet und bei Raumtemperatur arbeitet. Die neuen Chips stehen vor einem „sehr schwierigen Problem, bekannt als Gaußsches Boson-Sampling, dessen Lösung von herkömmlichen Computern, die nicht auf Quantenphysik beruhen, lange dauert“, fügte Severini hinzu. „Die Lösung – fuhr er fort – ermöglicht es uns, Gruppen von Knoten innerhalb eines komplexen Netzwerks zu identifizieren, um beispielsweise neuronale Netzwerke zu untersuchen oder die Wechselwirkung zwischen Proteinen zu verstehen.“ Im Mittelpunkt des Erfolgs des von Xanadu entwickelten Borealis-Prozessors steht eine neue Methode zur Koordinierung des Eintritts von Photonen in den Prozessor. In diesem Fall werden die Lichtteilchen von einem einzigen Generator erzeugt, der eine Art Zug ausgerichteter Photonen erzeugt. Durch das Einfügen der einzelnen Photonen in spezielle Schleifen kürzerer oder längerer Länge wird es möglich, sie zu synchronisieren, was eine Verzögerung bei den ersten verursacht und ihren Eintritt in den Chip, wo die Verarbeitung stattfindet, neu organisiert.
Das Modifizieren der Synchronität in kontrollierter Form ermöglicht eine Art Neuprogrammierung der möglichen Wechselwirkungsmomente zwischen den verschiedenen Photonen und hat tatsächlich einen neuen Chiptyp, der in diesem Fall aus Ketten miteinander verbundener optischer Fasern besteht und entsprechend der von Ihnen vorgenommenen Operation programmierbar ist spielen wollen. „Es ist ein wirklich interessantes Ergebnis“, kommentierte Fabio Sciarrino, Leiter des Quantenlabors der Physikabteilung von Sapienza in Rom, „denn die Quantenüberlegenheit wurde durch die Entwicklung einer Plattform erreicht, die sowohl einfach als auch innovativ ist: Die Anzahl ist begrenzt notwendigen Komponenten und auf raffinierte Weise wird der erste programmierbare photonische Prozessor im Quantenüberlegenheitsregime entwickelt. Alle verwenden Photonen mit den gleichen Eigenschaften wie diejenigen, die in der Telekommunikation verwendet werden, und arbeiten bei Raumtemperatur, mit Ausnahme einiger Endkomponenten.
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