Sentil Kuantum Ciptaan Google, Fisikawan China Ngaku Teknologinya Bisa Begini

Untuk mendemonstrasikan keunggulan kuantum secara meyakinkan, tidak mungkin metode klasik yang jauh lebih cepat dapat ditemukan untuk tugas yang sedang diuji. Tim Hefei, yang dipimpin oleh Pan dan Chao-Yang Lu, memilih masalah yang berbeda untuk peragaannya, yang disebut boson sampling. Ini dirancang pada tahun 2011 oleh dua ilmuwan komputer, Scott Aaronson dan Alex Arkhipov4, di Massachusetts Institute of Technology di Cambridge. Ini memerlukan perhitungan distribusi probabilitas banyak boson -kategori partikel fundamental yang mencakup foton- yang gelombang kuantumnya saling mengganggu dengan cara yang pada dasarnya mengacak posisi partikel.

Probabilitas mendeteksi boson pada posisi tertentu dapat dihitung dari persamaan di banyak faktor yang tidak diketahui.

200 Detik

Tetapi perhitungan dalam kasus ini adalah '# P-hard problem', yang bahkan lebih sulit daripada masalah NP-hard yang terkenal rumit, di mana jumlah solusi meningkat secara eksponensial dengan jumlah variabel. Untuk puluhan boson, Aaronson dan Arkhipov menunjukkan bahwa tidak ada jalan pintas klasik untuk perhitungan yang sangat panjang.

Komputer kuantum, bagaimanapun, dapat menghindari kalkulasi brute-force dengan mensimulasikan proses kuantum secara langsung -memungkinkan boson untuk mengganggu dan mengambil sampel distribusi yang dihasilkan. Untuk melakukan ini, Pan dan rekannya memilih untuk menggunakan foton sebagai qubit-nya. Mereka melakukan tugas tersebut pada komputer kuantum fotonik yang bekerja pada suhu kamar.

Mulai dari pulsa laser, para peneliti mengkodekan informasi dalam posisi spasial dan polarisasi keadaan foton tertentu -orientasi medan elektromagnetik foton. Status ini kemudian disatukan untuk mengganggu satu sama lain dan menghasilkan distribusi foton yang mewakili keluaran.

Tim tersebut menggunakan detektor foto yang mampu mendaftarkan foton tunggal untuk mengukur distribusi itu. Ini pada dasarnya menyandikan kalkulasi yang sangat sulit dilakukan secara klasik.

Dengan cara ini, Pan dan rekannya dapat menemukan solusi untuk masalah pengambilan sampel boson dalam 200 detik. Mereka memperkirakan ini akan memakan waktu 2,5 miliar tahun untuk menghitung superkomputer TaihuLight China - quantum advantage sekitar 1014.