محققان در Xanaduیک شرکت کانادایی متخصص در محاسبات کوانتومی فوتونیک، ادعا می کند که با آزمایشی که بر روی ماشین Borealis قابل دسترسی ابری خود انجام داده است، به مزیت محاسباتی کوانتومی دست یافته است. اصطلاح "مزیت کوانتومی" (گاهی اوقات برتری کوانتومی نامیده می شود) به وضعیتی اشاره دارد که در آن یک ماشین کوانتومی وظایف محاسباتی خاصی را انجام می دهد که برای یک کامپیوتر کلاسیک غیرقابل حل است. آخرین آزمایش، که شامل اندازه‌گیری‌هایی است که مربوط به کشیدن نمونه از یک توزیع است، برای هر نمونه 36 میکروثانیه Borealis Xanadu طول می‌کشد، در حالی که تیم تخمین می‌زند که 9000 سال طول می‌کشد تا سریع‌ترین ابررایانه جهان همان آزمایش را با استفاده از بهترین الگوریتم‌های شناخته شده مدل‌سازی کند. .

کار در این آزمایش نمونه‌ای از نمونه‌برداری بوزون گاوسی (GBS) است - یک چارچوب ساده‌شده برای رایانه‌های کوانتومی نوری که در آن حالت‌های کوانتومی نور از طریق یک تداخل سنج (یک شبکه نوری با پارامترهای قابل تنظیم که نحوه تداخل فوتون‌ها را دیکته می‌کنند) ارسال می‌شود. در خروجی ها این طراحی ساده تر از یک کامپیوتر کوانتومی جهانی است و به عنوان جاناتان لاووی، سرپرست تیم یکپارچه سازی سیستم ها در Xanadu توضیح می دهد که برنامه های کاربردی محدودی دارد. لاووی می‌گوید: «مهم است تأکید کنیم که ماشین‌های مزیت کوانتومی با هدف اثبات چیزی اساسی در مورد قدرت محاسبات کوانتومی ساخته می‌شوند، نه لزوماً برای حل یک مشکل «مفید» فوری. دومی احتمالاً به تحمل خطا و تصحیح خطا نیاز دارد.»

بر اساس نتایج مزیت کوانتومی قبلی

ادعاهای مزیت محاسباتی کوانتومی قبلی با بحث‌هایی مواجه شده است. که در 2019، تیمی در گوگل مزیت کوانتومی اعلام شد با استفاده از فن آوری ابررسانا (به جای فوتونیک)، اگرچه چنین بوده است در جامعه بحث شد. اخیراً، آزمایش‌کنندگانی از دانشگاه علم و صنعت چین ساخته‌اند ادعاهای مشابه برای دو آزمایش (همچنین انجام GBS) معروف به جیوژانگ و Jiuzhang 2.0. اگرچه یک دستاورد فناورانه قابل توجه است، مقالات بیشتر سوالاتی را در مورد نتایج خود مطرح کنند. نیکلاس کوسادا، که پروژه را در کنار لاووی رهبری کرد و اکنون استادیار پلی تکنیک مونترال است، خاطرنشان می کند که "به نظریه و ابزارهای تأیید بیشتر نیاز است." کار Quesada برای بررسی این وظایف تأییدیه ادامه دارد.

Borealis از چند جهت با Jiuzhang متفاوت است، از جمله اندازه: با 216 حالت متمایز (حالت های کوانتومی در دسترس مختلف)، ماشین Xanadu نشان دهنده افزایش قابل توجهی نسبت به رکورد قبلی 144 است. Xanadu همچنین از طراحی جدیدی برای GBS استفاده می کند که فوتون ها را در حلقه های نوری به تاخیر می اندازد. فیبر قبل از اینکه با پالس های بعدی تداخل پیدا کند، که به سرکوب خطاها و بهبود مقیاس پذیری کمک می کند. یکی از دستاوردهای خاص این آخرین کار، تکنیک‌هایی است که برای تثبیت این الیاف به طول‌هایی بسیار کمتر از طول موج نور، همانطور که در پست های وبلاگ منتشر شده توسط تیم در Xanadu.

راه‌اندازی جدید به این معنی است که همه تنظیمات ممکن GBS را نمی‌توان انجام داد. Quesada می‌گوید: «برای فوتونیک، زمانی که کسی می‌خواهد مشکلات جالبی را که بازتابی از نمونه‌های کاربردی در دنیای واقعی هستند، رمزگذاری کند، به یک تداخل‌سنج قابل برنامه‌ریزی جهانی نیاز دارد که معمولاً تلفات قابل توجهی را به دنبال خواهد داشت. بنابراین این قطعا یک چالش سخت است.»

با این حال، Borealis امکان برنامه‌ریزی کامل را در محدوده ساختار پیشنهادی می‌دهد، در حالی که آزمایش‌های قبلی GBS در این مقیاس، تعاملات بین حالت‌ها را ثابت کرده بودند. انعطاف‌پذیری اضافی با پیشرفت در تولید حالت‌های کوانتومی نور، نرخ تشخیص و سوئیچینگ سریع الکترواپتیکی، که تنظیمات اجزایی را تغییر می‌دهد که در آن پالس‌ها با سرعت کافی بالا تداخل می‌کنند تا تمامی عملیات‌های ممکن را اجرا کنند، مجاز است.

Borealis در میان مزیت‌های کوانتومی منحصربه‌فرد است که عموم مردم می‌توانند به این دستگاه دسترسی داشته باشند و از راه دور از طریق سرویس ابری Xanadu مشاغل را ارسال کنند. با این حال، اینکه آیا GBS محاسبات مفیدی فراتر از نشان دادن مزیت کوانتومی ایجاد می کند، هنوز مشخص نیست. علاوه بر این، همانطور که Quesada توضیح می‌دهد، وقتی صحبت از کاربردهای GBS می‌شود، تحقیقات بیشتری لازم است تا بفهمیم که آیا الگوریتم‌های کلاسیکی وجود دارند که می‌توانند کار را به اندازه کافی خوب انجام دهند و در نتیجه نیاز به ماشین‌های کوانتومی را بی‌اثر کنند. لاووی می گوید، با این وجود، این دستاورد «واقعاً به ایجاد این اطمینان کمک می کند که توسعه سخت افزار و سیستم های کنترل نرم افزاری ما در مسیر درستی برای ساختن یک کامپیوتر کوانتومی فوتونیک مقاوم در برابر خطا در زانادو هستند». دنیای فیزیک.