超级计算机通常用来解决经典计算机无法完成的问题，那么超级计算机的速度不够怎么办？现在，新型光子量子计算机仅用36微秒就可以完成传统超级计算机需要9000多年才能完成的任务。名为Borealis的光子量子计算机是第一台能够通过云向公众提供量子优势的机器。从理论上讲，量子计算机具有量子优势，可以找到经典计算机无法解决的问题的答案。量子计算机的计算能力随着量子位的数量呈指数级增长。无论是像谷歌、IBM、亚马逊这样的科技巨头，还是像IonQ这样的初创公司，它们都依赖基于超导电路或离子阱的量子比特。这些方法的一个缺点是它们都需要极低的温度，因为热量会破坏量子位，而控制低温的系统非常昂贵。相比之下，利用光子量子比特的量子计算机原则上可以在室温下运行，并且可以很容易地集成到现有的基于光纤的电信系统中，这可能有助于将量子计算机连接到强大的网络，甚至连接到量子互联网。近年来，梧桐、九丈等量子计算机相继问世。其中，中国科学技术大学研制的九丈是基于光子的量子计算原型机。在高斯玻色采样问题上，九丈二号的处理速度比最快的超级计算机（10的24次方）快了数十亿倍。九丈二代的主要缺点是依赖固定的反光镜和镜头。因此它是不可编程的，这限制了它的整体应用。现在，在一项新研究《可编程光子处理器的量子计算优越性》中，总部位于多伦多的量子计算初创公司Xanadu推出了Borealis，这是一种全新的设备，可能是第一台完全可编程的光子量子计算机。该研究于6月1日正式发表在《自然》杂志上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04725-x.pdf《Borealis是第一台公开具有量子计算优势的机器》任何有互联网连接的人都可以使用，”该论文的资深作者兼负责人JonathanLavoie说。Xanadu系统集成团队的成员。由于量子物理学的超现实性质，传统的量子比特能够以一种称为叠加的状态存在，在这种状态下它们可以代表0或1个数据，而压缩状态可以以0、1、2、3或更多的状态存在。Borealis能够生成多达216个压缩光脉冲序列。“重要的是要认识到Borealis不等同于传统的216量子位设备。由于它使用压缩状态的量子位，因此它无法处理与基于超导电路量子位或离子阱的设备相同的量子任务，”Lavoie说。.来自完全可编程光子处理器的高维GBS。在实验中，研究人员在一项称为高斯玻色子采样的任务中测试了Borealis，其中随机数据块由机器分析。高斯玻色子采样可以有许多实际应用，例如识别哪些分子最适合彼此。在之前的工作中，九丈二号在144个压缩光脉冲中检测到多达113个光子。在这项工作中，北欧化工在其压缩光脉冲序列中检测到多达219个光子，而通常水平为125个。总而言之，科学家们估计北欧化工执行高斯玻色子采样的速度比世界上最快的传统富岳(Fugaku)快7.8万亿倍2021年的超级计算机。Borealis的一个关键进步是使用光子数分辨探测器。以前的机器使用阈值检测器，旨在仅区分“未检测到光子”和“检测到至少一个光子”。Lavoie说，光子量子计算机可以解决的计算问题的规模随着它可以检测到的光子数量呈指数增长，因此光子数分辨探测器使Borealis的运行速度比以前的光子量子计算机快5000万倍以上。Xanadu通过云使每个人都可以使用Borealis。“我们还与合作伙伴合作，使其更广泛可用，”Lavoie说。“我们希望它的公开可用性将激发更多关于量子优势和一般高斯玻色子采样的研究。”Lavoie表示，未来对Xanadu的研究将完全集中在实现纠错并最终实现容错，以解决量子计算中最困难的问题。价值的问题。在构建Borealis过程中学到的许多技术和经验教训将被纳入[未来模型]架构中。
