超級電腦通常被用來加解決那些經典電腦無法完成的問題，那如果超算的速度還不夠呢？現在，一種新型的光子量子電腦只需 36 微秒就可以完成一項傳統超級電腦 9000 多年才能完成的任務。
這台光子量子電腦名為 Borealis，是第一台能夠透過雲向大眾提供量子優勢的機器。
理論上講，量子電腦具有量子優勢，能夠找到經典電腦無法解決的問題的答案。量子電腦的運算能力隨量子位元的數量以指數方式成長。
無論是Google、IBM 亞馬遜這樣的科技巨頭或 IonQ 等新創公司，都依賴基於超導電路或離子阱的量子位元。這些方法有一個缺點是它們都需要極低的溫度，因為熱量會破壞量子位元，而控制低溫的系統是非常昂貴的。
相較之下，利用基於光子量子位元的量子電腦原則上可以在室溫下運行，並且能夠輕鬆整合到現有基於光纖的電信系統中，有可能幫助將量子電腦連接到強大的網絡，甚至連接到量子互聯網。
近年來，Sycamore、九章等量子電腦陸續問世。其中，中科大研製的九章是基於光子的量子計算原型機，在高斯玻色採樣問題上，九章二號的處理速度比最快的超級電腦快億億億倍（10 的 24 次方）。
九章二號的主要缺點在於，它依賴固定反射鏡片和透鏡。因此它是不可編程的，這限制了它的整體應用。
現在，在一項新研究《可程式光子處理器的量子運算優越性》中，位於多倫多的量子運算新創公司Xanadu 推出了全新的設備Borealis，它可能是第一台完全可編程的光子量子電腦。這項研究於 6 月 1 日正式發表在 Nature 雜誌。
論文連結：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04725-x. pdf
「Borealis 是第一台任何擁有網路連線的人能夠公開使用的具有量子運算優勢的機器，」該研究的資深作者、Xanadu 系統整合團隊負責人Jonathan Lavoie 說
在Borealis 中，量子位元由所謂的「壓縮態」構成，由光脈衝中的多個光子的疊加組成。由於量子物理學的超現實性質，傳統的量子位元能夠以一種稱為疊加的狀態存在，它們可以表示資料的0 或1，而壓縮態能夠以0、1、2、3 或更多的狀態存在。
Borealis 能夠產生多達 216 個壓縮光脈衝序列。 「重要的是要認識到Borealis 並不等同於216 量子比特的傳統設備。由於它使用壓縮態的量子比特，它處理的量子任務與基於超導電路量子比特或離子阱的設備不同。」Lavoie 說。
來自完全可程式光子處理器的高維度 GBS。
在實驗中，研究者在一項名為高斯玻色子取樣的任務中測試了 Borealis，用機器分析了其中的隨機資料 patch。高斯玻色子取樣可能有許多實際應用，例如識別哪些分子彼此最適合。
在先前的工作中，九章二號在 144 個壓縮光脈衝中偵測到了多達 113 個光子。在這項工作中，Borealis 在其壓縮光脈衝序列中檢測到了多達 219 個光子，而一般水平為 125 個。總而言之，科學家預估，Borealis 執行高斯玻色子採樣的速度可以超過2021 年世界上最快的傳統超級電腦富嶽（Fugaku）的7.8 兆倍。
Borealis 的一項關鍵進展是使用了光子數分辨偵測器。先前的機器使用的是閾值檢測器，旨在僅區分“未檢測到光子”和“至少檢測到一個光子”。 Lavoie 表示，光子量子計算機可以解決的計算問題的規模隨著它可以檢測到光子數量呈指數增長，因此光子數分辨探測器使得Borealis 的運行速度達到此前光子量子計算機的5000 萬倍以上。
Xanadu 讓 Borealis 可供所有人透過雲端使用。 “我們還與合作夥伴合作，使其更廣泛地可用，”Lavoie 說。 「我們希望它的公開可用性將激發更多關於量子優勢和一般高斯玻色子採樣的研究。」
Lavoie 表示，Xanadu 未來的研究將完全專注於實現糾錯和最終容錯，以解決量子計算中最有價值的問題。在建構 Borealis 過程中學到的許多技術和經驗教訓，將被納入 [future models] 架構中。
以上是首台完全可程式光量子電腦面世：超過最強超算富嶽7.8兆倍的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！
