挑战「九章」计算优势的光子量子计算机现身。作者：西西
编辑：陈彩娴
近日，加拿大多伦多一家初创公司，Xanadu，开发的光子量子计算机 Borealis 在 Nature 上发表，其性能令人瞩目。
据称，Borealis 只需 36 微秒就能解决传统超级计算机需要9000年才能解决的问题，其速度远超全球顶尖超级计算机，更是对中国九章 2.0 的挑战。
Xanadu成立于2016年，是少数全力研发光子量子计算机的公司，受到国际企业如IBM、微软、亚马逊、英伟达等关注。其创始人Christian Weedbrook在昆士兰大学获得物理博士学位，在MIT与多伦多大学担任博士后。
那么，Borealis究竟具备何种神通？与九章相比，它们又有哪些优势呢？
1.Borealis是如何运作的？
传统电脑使用晶体管开关操作，将数据转化为符号“1”或“0”，而量子电脑则利用“量子比特”，可以同时充当“1”和“0”。两个或更多连接或纠缠的量子位可以并行进行更复杂的运算，这就是所谓的“量子优势”。
6月初，一篇由Xanadu团队撰写并被《Nature》接收的手稿展示了Borealis新型光质态量子的能力。这台设备能够在36微秒内完成一个需要9000年时间完成的事务。此外，它也是世界上第一台通过云提供给公众使用的人工智能系统。
图注：由Borealis合成三维纠缠态表示，其中每个顶点代表压缩状态中的一个单个粒子的状态，每条边代表这些粒子的连接（也称为纠缠）。图源 Xanadu
基于此,Xanadu团队指出，他们所用的基于光子的系统具有显著改进和优势：
基于超导电路或捕获离子的系统必须达到外太空温度以下才不会损坏，而这种低温环境下的操作限制了可用空间大小。
相反，由于基于光脉冲的系统，可以在室温下运行，并且可以集成到现有的通信网络中，以构建强大的未来网络。
谷歌2019年的Sycamore处理器以及2021年的中国九章2.0都是以类似的方式工作，但两者都不能与Borealis媲美，因为它们依赖固定的镜面网络，而无法编程。而Borealis设计为可编程。
2.Xanadu如何证明他们声称正确？
他们测试了高斯玻色采样任务。在这个任务中，设备分析随机数据块。据了解，在144个压缩脉冲中，最长检测到的数量是113个，而在219个压缩脉冲中最长检测到的数量是125个。这意味着Boreals执行高斯玻色采样的速度，比2021年的Fugaku世界上最快超级电脑快700万倍！
关键之处在于使用了新的探测器技术，这使得该设备能够识别更多不同的模式，从而加速其工作效率。此前所有其他类型都只能区分是否存在任何信号，因此他们无法处理同样复杂的问题规模，只要能探测到足够数量的情况下增长将会呈指数级增加。
总结一下，这项科技革命性的进步确实令人印象深刻！
