บาคาร่าเว็บตรง แผนภาพของคอมพิวเตอร์ควอนตัม Borealis มันทำงานอย่างไร: แผนผังของการทดลอง แสดง (จากซ้ายไปขวา) แหล่งโฟตอน ลูปที่ใช้ไฟเบอร์ที่มีขนาดต่างกันพร้อมพารามิเตอร์ที่ตั้งโปรแกรมได้ และตัวแยกสัญญาณที่ส่งเอาต์พุตไปยังตัวตรวจจับโฟตอน-ตัวเลข-การแก้ไข (PNR) ที่แตกต่างกัน นักวิจัยที่Xanaduบริษัทสัญชาติแคนาดาที่เชี่ยวชาญด้านคอมพิวเตอร์ควอนตัมโฟโตนิก
อ้างว่าได้รับความได้เปรียบในการคำนวณควอนตัม
ด้วยการทดลองทำงานบนเครื่อง Borealis ที่เข้าถึงได้บนคลาวด์ คำว่า “ข้อได้เปรียบของควอนตัม” (บางครั้งเรียกว่าอำนาจสูงสุดของควอนตัม) หมายถึงสถานการณ์ที่เครื่องควอนตัมดำเนินการคำนวณเฉพาะที่จะยากสำหรับคอมพิวเตอร์คลาสสิก การทดลองล่าสุดซึ่งเกี่ยวข้องกับการวัดที่สอดคล้องกับการวาดตัวอย่างจากการแจกแจง ใช้ Borealis 36 ไมโครวินาทีของ Xanadu ต่อตัวอย่าง ในขณะที่ทีมประเมินว่าจะใช้เวลา 9000 ปีสำหรับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลกในการสร้างแบบจำลองการทดลองเดียวกันโดยใช้อัลกอริธึมที่รู้จักกันดี .
งานในการทดลองนี้เป็นตัวอย่างของ Gaussian boson Sampling (GBS) ซึ่งเป็นเฟรมเวิร์กที่ง่ายขึ้นสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมออปติคัล ซึ่งสถานะควอนตัมของแสงจะถูกส่งผ่านอินเทอร์เฟอโรมิเตอร์ ที่ทางออก การออกแบบนี้ง่ายกว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมทั่วไป และตามที่Jonathan Lavoieหัวหน้าทีมการรวมระบบที่ Xanadu อธิบายว่า มันมีแอพพลิเคชั่นที่จำกัด “สิ่งสำคัญคือต้องเน้นว่าเครื่องจักรที่ได้เปรียบด้านควอนตัมถูกสร้างขึ้นโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อพิสูจน์บางสิ่งที่เป็นพื้นฐานเกี่ยวกับพลังของการคำนวณควอนตัม ไม่จำเป็นต้องแก้ปัญหาที่ ‘มีประโยชน์’ ในทันที” Lavoie กล่าว “อย่างหลังอาจต้องการความทนทานต่อการผิดพลาดและการแก้ไขข้อผิดพลาด”
ต่อยอดจากผลลัพธ์ความได้เปรียบควอนตัมก่อนหน้า
การอ้างสิทธิ์ความได้เปรียบทางคอมพิวเตอร์ควอนตัมก่อนหน้านี้พบกับข้อโต้แย้งบางประการ ในปี 2019ทีมงานของ Google ได้ประกาศความได้เปรียบด้านควอนตัมโดยใช้เทคโนโลยีตัวนำยิ่งยวด (แทนการใช้โฟโตนิก) แม้ว่าสิ่งนี้จะได้รับการถกเถียงกันในชุมชนก็ตาม ไม่นานมานี้ ผู้ทดลองจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีนได้อ้างสิทธิ์คล้ายกันสำหรับการทดลองสองครั้ง (รวมถึงการดำเนินการ GBS) ที่รู้จักกันในชื่อJiuzhang และ Jiuzhang 2.0
แม้ว่าจะประสบความสำเร็จทางเทคโนโลยีอย่างมาก
แต่เอกสารเพิ่มเติมทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับผลลัพธ์ของพวกเขา Nicolás Quesadaซึ่งเป็นผู้นำโครงการร่วมกับ Lavoie และปัจจุบันเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่ Polytechnique Montréal ตั้งข้อสังเกตว่า “จำเป็นต้องมีเครื่องมือด้านทฤษฎีและการตรวจสอบเพิ่มเติม” งานของ Quesada ยังคงตรวจสอบงานตรวจสอบเหล่านี้ต่อไป
Borealis แตกต่างจาก Jiuzhang หลายประการ รวมถึงขนาด: ด้วยโหมดที่แตกต่างกัน 216 โหมด (สถานะควอนตัมที่เข้าถึงได้ต่างกัน) เครื่องของ Xanadu แสดงถึงการเพิ่มขึ้นอย่างมากจากสถิติก่อนหน้านี้ที่ 144 Xanadu ยังใช้การออกแบบใหม่สำหรับ GBS ที่หน่วงโฟตอนในลูปของแสง ไฟเบอร์ก่อนที่จะรบกวนพัลส์ที่ตามมา ซึ่งช่วยระงับข้อผิดพลาดและปรับปรุงความสามารถในการปรับขนาด ความสำเร็จอย่างหนึ่งของงานล่าสุดนี้คือเทคนิคที่นำมาใช้เพื่อทำให้เส้นใยเหล่านี้มีความเสถียรให้มีความยาวต่ำกว่าลำดับความยาวคลื่นของแสง ดังที่กล่าวไว้ในบล็อกโพสต์ที่เผยแพร่โดยทีมงานที่ Xanadu
การตั้งค่าใหม่หมายความว่าไม่สามารถกำหนดค่า GBS ที่เป็นไปได้ทั้งหมดได้ “สำหรับโฟโตนิกส์ เมื่อเราต้องการเข้ารหัสปัญหาที่น่าสนใจซึ่งสะท้อนถึงอินสแตนซ์ของแอปพลิเคชันในโลกแห่งความเป็นจริง เราจำเป็นต้องเข้าถึงอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์แบบตั้งโปรแกรมได้แบบสากล ซึ่งโดยทั่วไปจะทำให้เกิดความสูญเสียอย่างมาก” Quesada กล่าว “ดังนั้น นี่เป็นความท้าทายที่ยากอย่างแน่นอน”
อย่างไรก็ตาม Borealis อนุญาตให้ตั้งโปรแกรมได้เต็มรูปแบบภายในขอบเขตของโครงสร้างที่เสนอ ในขณะที่การทดลอง GBS ก่อนหน้าของมาตราส่วนนี้มีปฏิสัมพันธ์คงที่ระหว่างโหมดต่างๆ ความยืดหยุ่นเพิ่มเติมได้รับอนุญาตโดยความก้าวหน้าในการสร้างสถานะควอนตัมของแสง อัตราการตรวจจับ และสวิตช์ไฟฟ้าออปติคัลที่รวดเร็ว ซึ่งจะเปลี่ยนการตั้งค่าของส่วนประกอบที่พัลส์รบกวนด้วยความเร็วสูงเพียงพอเพื่อดำเนินการที่เป็นไปได้ทั้งหมด คอมพิวเตอร์คลาสสิกแข่งกันเพื่อไล่
ตามความได้เปรียบของควอนตัม
Borealis มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวในการสาธิตความได้เปรียบด้านควอนตัม เนื่องจากประชาชนสามารถเข้าถึงเครื่องนี้ และส่งงานจากระยะไกลผ่านบริการคลาวด์ของ Xanadu GBS สร้างการคำนวณที่มีประโยชน์นอกเหนือจากการสาธิตความได้เปรียบของควอนตัมหรือไม่ ยังคงไม่แน่นอน นอกจากนี้ ตามที่ Quesada อธิบาย เมื่อพูดถึงแอปพลิเคชันของ GBS
จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อทำความเข้าใจว่า “มีอัลกอริธึมแบบคลาสสิกที่สามารถทำงานได้ดีพอหรือไม่ ซึ่งจะเป็นการลบล้างความต้องการเครื่องควอนตัม” อย่างไรก็ตาม ความสำเร็จนี้ “ช่วยสร้างความมั่นใจอย่างแท้จริงว่าการพัฒนาฮาร์ดแวร์และระบบควบคุมซอฟต์แวร์ของเราอยู่ในแนวทางที่ถูกต้องเพื่อสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมโฟโตนิกที่ทนทานต่อข้อผิดพลาดที่ Xanadu” Lavoie กล่าวกับPhysics World
นักวิจัยได้เปรียบเทียบรูปแบบรูรับแสงสามรูปแบบในแผ่นโลหะ (ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการปรับเทียบด้วย) และพบว่าการกระจายแบบสุ่มของรูรับแสง 140 ช่องให้ประสิทธิภาพสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่ดีกว่ารูรับแสง 48 หรือ 140 ในรูปแบบตาราง การใช้การกำหนดค่าแบบสุ่มนี้ SPECT การเต้นของหัวใจมีความไวเฉลี่ย 0.68 ในด้านการมองเห็น
ในการสแกนภาพหลอน ระบบสามารถแยกแท่งขนาด 4 มม. ออกจากก้านร้อน และสามารถระบุข้อบกพร่องในภาพหลอนของหัวใจได้ในเวลาเพียง 2 วินาที
ทีมงานสรุปว่าการออกแบบเครื่องตรวจจับที่เสนอมีศักยภาพในการขยายการใช้งานทางคลินิกของ SPECT การเต้นของหัวใจแบบไดนามิก โดยขจัดผลกระทบของการเคลื่อนไหวทางเดินหายใจของผู้ป่วย เพิ่มปริมาณงานของผู้ป่วย ทำให้สามารถถ่ายภาพในขนาดต่ำพิเศษ และวัดปริมาณการไหลเวียนของเลือดของกล้ามเนื้อหัวใจและหลอดเลือดหัวใจได้อย่างแม่นยำ บาคาร่าเว็บตรง
