Mesin kuantum baru China berjalan satu juta kali lebih cepat dari Google
A baru Komputasi kuantum Breakthrough telah mengirim gelombang kejutan melalui dunia teknologi. Para peneliti di USTC meluncurkan Zuchongzhi-3, mesin 105-ubit yang memproses perhitungan dengan kecepatan yang mengerdilkan bahkan superkomputer yang paling kuat.
Ini menandai lompatan lain ke depan dalam pencarian supremasi kuantum, dengan tim menunjukkan urutan kekuatan komputasi yang besar di luar hasil terbaru Google.
Terobosan dalam komputasi kuantum dengan zuchongzhi-3
Sebuah tim peneliti dari University of Science and Technology of China (USTC), bagian dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, bersama dengan mitranya, telah membuat kemajuan yang signifikan dalam pengambilan sampel sirkuit kuantum acak menggunakan Zuchongzhi-3, sebuah prototipe komputasi kuantum superkonduktor yang dilengkapi dengan 105 qubit dan 182 couplers.
Zuchongzhi-3 beroperasi dengan kecepatan yang menakjubkan, melakukan perhitungan 1015 Times lebih cepat dari superkomputer paling kuat yang tersedia saat ini dan satu juta kali lebih cepat dari hasil komputasi kuantum terbaru Google yang diterbitkan. Prestasi ini menandai terobosan besar dalam komputasi kuantum, membangun keberhasilan pendahulunya, Zuchongzhi-2.
Studi yang dipimpin oleh Jianwei Pan, Xiaobo Zhu, Chengzhi Peng, dan peneliti lain dari Cina dan Luar Negeri, diterbitkan sebagai artikel sampul di Surat Ulasan Fisik.
Jalan menuju supremasi kuantum
Supremasi kuantum, kemampuan komputer kuantum untuk melakukan tugas di luar jangkauan komputer klasik, telah menjadi tujuan utama di lapangan. Pada tahun 2019, prosesor Sycamore 53-qubit Google menyelesaikan tugas pengambilan sampel sirkuit acak dalam 200 detik, suatu prestasi yang diperkirakan memakan waktu 10.000 tahun pada superkomputer tercepat di dunia pada saat itu.
Namun, pada tahun 2023, para peneliti USTC menunjukkan algoritma klasik yang lebih canggih yang mampu menyelesaikan tugas yang sama dalam 14 detik menggunakan lebih dari 1.400 A100 GPU. Dengan munculnya superkomputer Frontier, dilengkapi dengan memori yang diperluas, tugas ini sekarang dapat dilakukan hanya dalam 1,6 detik, secara efektif menantang klaim Google sebelumnya tentang supremasi kuantum.
Mendorong Batas: Jiuzhang dan Zuchongzhi Tonggak
Selanjutnya, dengan menggunakan algoritma klasik optimal sebagai tolok ukurnya, tim yang sama di USTC mencapai supremasi kuantum yang terbukti secara ketat dengan prototipe komputasi kuantum fotonik Jiuzhang pada tahun 2020. Ini diikuti pada tahun 2021 dengan demonstrasi superkonduktor menggunakan prosesor Zuchongzhi-12.
Pada tahun 2023, pengembangan tim dari 255-foton Jiuzhang-3 menunjukkan supremasi kuantum yang melampaui superkomputer klasik dengan 1016 pesanan besarnya. Pada Oktober 2024, prosesor kuantum superkonduktor 67-qubit Google, Sycamore, menunjukkan supremasi kuantum dengan mengungguli superkomputer klasik dengan sembilan pesanan besarnya.
Zuchongzhi-3: lompatan dalam kinerja kuantum
Membangun di atas 66-ubit Zuchongzhi-2, tim peneliti USTC secara signifikan meningkatkan metrik kinerja utama untuk mengembangkan Zuchongzhi-3, yang menampilkan 105 qubit dan 182 skrup. Prosesor kuantum mencapai waktu koherensi 72 μs, kesetiaan gerbang tunggal simultan sebesar 99,90%, kesetiaan gerbang dua qubit simultan sebesar 99,62%, dan kesetiaan pembacaan simultan sebesar 99,13%. Waktu koherensi yang diperluas memberikan durasi yang diperlukan untuk melakukan operasi dan perhitungan yang lebih kompleks.
Untuk mengevaluasi kemampuannya, tim melakukan tugas pengambilan sampel sirkuit acak 32-qubit, 32-lapis pada sistem. Hasilnya menunjukkan kecepatan komputasi yang melebihi superkomputer paling kuat di dunia dengan 15 pesanan besar dan melampaui hasil komputasi kuantum terbaru Google dengan enam pesanan besarnya, menetapkan keunggulan komputasi kuantum terkuat dalam sistem superkonduktor hingga saat ini.
Memperluas masa depan penelitian kuantum
Mengikuti pencapaian “keunggulan komputasi kuantum” terkuat dengan Zuchongzhi-3, tim secara aktif memajukan penelitian dalam koreksi kesalahan kuantum, keterikatan kuantum, simulasi kuantum, dan kimia kuantum. Para peneliti telah menerapkan arsitektur kisi -kisi 2D, meningkatkan interkonektivitas qubit dan laju transfer data.
Memanfaatkan arsitektur ini, mereka mengintegrasikan kode permukaan dan saat ini sedang mengembangkan koreksi kesalahan kuantum menggunakan kode permukaan jarak-7, dengan rencana untuk memperluas ini ke jarak 9 dan 11. Upaya ini bertujuan untuk memungkinkan integrasi skala besar dan manipulasi bit kuantum.
Pengakuan dan Dampak Global
Pekerjaan tim sangat signifikan dan telah menerima pujian luas. Seorang peninjau jurnal menggambarkannya sebagai “pembandingan komputer kuantum superkonduktor baru, yang menunjukkan kinerja canggih” dan “peningkatan signifikan dari perangkat 66-qubit sebelumnya (Zuchongzhi-2).”
Sebagai pengakuan atas kepentingan penting penelitian ini, pada saat yang sama, Majalah Fisika Menampilkan artikel sudut pandang khusus yang memberikan eksplorasi mendalam tentang inovasi dan menekankan signifikansinya yang lebih luas.
Reference: “Establishing a New Benchmark in Quantum Computational Advantage with 105-qubit Zuchongzhi 3.0 Processor” by Dongxin Gao, Daojin Fan, Chen Zha, Jiahao Bei, Guoqing Cai, Jianbin Cai, Sirui Cao, Fusheng Chen, Jiang Chen, Kefu Chen, Xiawei Chen, Xiqing Chen, Zhe Chen, Zhiyuan Chen, Zihua Chen, Wenhao Chu, Hui Deng, Zhibin Deng, Pei Ding, Xun Ding, Zhuzhengqi Ding, Shuai Dong, Yupeng Dong, Bo Fan, Yuanhao Fu, Song Gao, Lei Ge, Ming Gong, Jiacheng Gui, Cheng Guo, Shaojun Guo, Xiaoyang Guo, Lianchen Han, Tan He, Linyin Hong, Yisen Hu, He-Liang Huang, Yong-Heng Huo, Tao Jiang, Zuokai Jiang, Honghong Jin, Yunxiang Leng, Dayu Li, Dongdong Li, Fangyu Li, Jiaqi Li, Jinjin Li, Junyan Li, Junyun Li, Na Li, Shaowei Li, Wei Li, Yuhuai Li, Yuan Li, Futian Liang, Xuelian Liang, Nanxing Liao, Jin Lin, Weiping Lin, Dailin Liu, Hongxiu Liu, Maliang Liu, Xinyu Liu, Xuemeng Liu, Yancheng Liu, Haoxin Lou, Yuwei Ma, Lingxin Meng, Hao Mou, Kailiang Nan, Binghan Nie, Meijuan Nie, Jie Ning, Le Niu, Wenyi Peng, Haoran Qian, Hao Rong, Tao Rong, Huiyan Shen, Qiong Shen, Hong Su, Feifan Su, Chenyin Sun, Liangchao Sun, Tianzuo Sun, Yingxiu Sun, Yimeng Tan, Jun Tan, Longyue Tang, Wenbing Tu, Cai Wan, Jiafei Wang, Biao Wang, Chang Wang, Chen Wang, Chu Wang, Jian Wang, Liangyuan Wang, Rui Wang, Shengtao Wang, Xiaomin Wang, Xinzhe Wang, Xunxun Wang, Yeru Wang, Zuolin Wei, Jiazhoui, Wei Weu, Yeru Wang, Zuolin Wei, Jiazhou, Jiazhou, Jiazhoui, Jiazhou, Yulin Wu, Shiyong Xie, Lianjie Xin, Yu Xu, Chun Xue, Kai Yan, Weifeng Yang, Xinpeng Yang, Yang, Yangsen Ye, Zhenping Ye, Chong Ying, Jiale Yu, Qinjing Yu, Wenhu Yu, Xiang Zzdong Zzhi Zzhi Zzhi Zzing, XiGi Z ZILON, XIGIZ ZZ ZIGID ZILON, XIGIZ ZZ ZIGID ZIGID ZILON, XIANGU ZIGID ZZ ZIGID ZILong Zhang, Kaili Zhang, Pan Zhang, Wen Zhang, Yiming Zhang, Yongzhuo Zhang, Lixiang Zhang, Guming Zhao, Peng Zhao, Xianhe Zhao, Xintao Zhao, Youwei Zhao, Zhong Zhao, Luyuan Zheng, Fei Zhou, Liang Zhou, Na Zhou, Naibin Zhou, Shifeng Zhou, Shuang Zhou, Zhengxiao Zhou, Chengjun Zhu, Qingling Zhu, Guihong Zou, Haonan Zou, Qiang Zhang, Chao-Yang Lu, Cheng-Zhi Peng, Xiaobo Zhu and Jian-Wei Pan, 3 March 2025, Surat Ulasan Fisik.
Doi: 10.1103/physrevlett.134.090601
