姓名：李昊菲招拙；學(xué)號：22011110007；學(xué)院：通信工程學(xué)院
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【嵌牛導(dǎo)讀】科學(xué)家預(yù)估措译，Borealis 執(zhí)行高斯玻色子采樣的速度可以超過 2021 年世界上最快的傳統(tǒng)超級計算機富岳（Fugaku）的 7.8 萬億倍别凤。超級計算機通常被用于加解決那些經(jīng)典計算機無法完成的問題，那如果超算的速度還不夠呢领虹？現(xiàn)在规哪，一種新型的光子量子計算機只需 36 微秒就可以完成一項傳統(tǒng)超級計算機 9000 多年才能完成的任務(wù)。
【嵌牛鼻子】光量子計算機塌衰，算力
【嵌牛提問】你聽說過這種光量子計算機嗎诉稍？
【嵌牛正文】
這臺光子量子計算機名為 Borealis，是第一臺能夠通過云向公眾提供量子優(yōu)勢的機器最疆。
理論上講杯巨，量子計算機具有量子優(yōu)勢，能夠找到經(jīng)典計算機無法解決的問題的答案努酸。量子計算機的計算能力隨量子比特的數(shù)量以指數(shù)方式增長服爷。
無論是谷歌、IBM 亞馬遜這樣的科技巨頭還是 IonQ 等初創(chuàng)公司，都依賴于基于超導(dǎo)電路或離子阱的量子比特层扶。這些方法有一個缺點是它們都需要極低的溫度箫章，因為熱量會破壞量子比特，而控制低溫的系統(tǒng)是非常昂貴的镜会。
相比之下檬寂，利用基于光子量子比特的量子計算機原則上可以在室溫下運行，并且能夠輕松集成到現(xiàn)有基于光纖的電信系統(tǒng)中戳表，有可能幫助將量子計算機連接到強大的網(wǎng)絡(luò)桶至，甚至連接到量子互聯(lián)網(wǎng)。
近年來匾旭，Sycamore镣屹、九章等量子計算機陸續(xù)問世。其中价涝，中科大研制的九章是基于光子的量子計算原型機女蜈，在高斯玻色采樣問題上，九章二號的處理速度比最快的超級計算機快億億億倍（10 的 24 次方）色瘩。
九章二號的主要缺點在于伪窖，它依賴于固定反射鏡片和透鏡。因此它是不可編程的居兆，這限制了它的整體應(yīng)用覆山。
現(xiàn)在，在一項新研究《可編程光子處理器的量子計算優(yōu)越性》中泥栖，位于多倫多的量子計算初創(chuàng)公司 Xanadu 推出了全新的設(shè)備 Borealis簇宽，它可能是第一臺完全可編程的光子量子計算機。這項研究 6 月 1 日正式發(fā)表在 Nature 雜志吧享。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04725-x.pdf
「Borealis 是第一臺任何擁有互聯(lián)網(wǎng)連接的人能夠公開使用的具有量子計算優(yōu)勢的機器魏割，」該研究的資深作者、Xanadu 系統(tǒng)集成團隊負(fù)責(zé)人 Jonathan Lavoie 說
在 Borealis 中钢颂，量子比特由所謂的「壓縮態(tài)」構(gòu)成见妒，由光脈沖中的多個光子的疊加組成。由于量子物理學(xué)的超現(xiàn)實性質(zhì)甸陌，傳統(tǒng)的量子比特能夠以一種稱為疊加的狀態(tài)存在须揣，它們可以表示數(shù)據(jù)的 0 或 1，而壓縮態(tài)能夠以 0钱豁、1耻卡、2、3 或更多的狀態(tài)存在牲尺。
Borealis 能夠生成多達(dá) 216 個壓縮光脈沖序列卵酪』衔茫「重要的是要認(rèn)識到 Borealis 并不等同于 216 量子比特的傳統(tǒng)設(shè)備。由于它使用壓縮態(tài)的量子比特溃卡，它處理的量子任務(wù)與基于超導(dǎo)電路量子比特或離子阱的設(shè)備不同溢豆。」Lavoie 說瘸羡。
在實驗中漩仙，研究者在一項名為高斯玻色子采樣的任務(wù)中測試了 Borealis，用機器分析了其中的隨機數(shù)據(jù) patch犹赖。高斯玻色子采樣可能有很多實際應(yīng)用队他，例如識別哪些分子彼此最適合。
在此前的工作中峻村，九章二號在 144 個壓縮光脈沖中檢測到了多達(dá) 113 個光子麸折。這項工作中，Borealis 在其壓縮光脈沖序列中檢測到了多達(dá) 219 個光子粘昨，而一般水平是 125 個垢啼。總而言之张肾，科學(xué)家預(yù)估芭析，Borealis 執(zhí)行高斯玻色子采樣的速度可以超過 2021 年世界上最快的傳統(tǒng)超級計算機富岳（Fugaku）的 7.8 萬億倍。
Borealis 的一項關(guān)鍵進步是使用了光子數(shù)分辨探測器捌浩。此前的機器使用的是閾值檢測器，旨在僅區(qū)分出「未檢測到光子」和「至少檢測到一個光子」工秩。Lavoie 表示尸饺，光子量子計算機可以解決的計算問題的規(guī)模隨著它可以檢測到光子數(shù)量呈指數(shù)增長，因此光子數(shù)分辨探測器使得 Borealis 的運行速度達(dá)到此前光子量子計算機的 5000 萬倍以上助币。
Xanadu 讓 Borealis 可供所有人通過云使用浪听。「我們還與合作伙伴合作眉菱，使其更廣泛地可用迹栓，」Lavoie 說〖蠡海「我們希望它的公開可用性將激發(fā)更多關(guān)于量子優(yōu)勢和一般高斯玻色子采樣的研究克伊。」
Lavoie 表示华坦，Xanadu 未來的研究將完全專注于實現(xiàn)糾錯和最終容錯愿吹，以解決量子計算中最有價值的問題。在構(gòu)建 Borealis 過程中學(xué)到的許多技術(shù)和經(jīng)驗教訓(xùn)惜姐，將被納入 [future models] 架構(gòu)中犁跪。
