7 مارس 2025-پردازنده کوانتومی Zuchongzhi-3 رکورد عملکرد جدیدی را ثبت کرد.اعتبار: USTC
تیمی از محققان دانشگاه علم و فناوری چین (USTC) به پیشرفت بزرگی در محاسبات کوانتومی دست یافتند.آخرین نوآوری آنها، پردازنده کوانتومی Zuchongzhi-3، رکوردهای جدیدی را در قدرت محاسباتی ثبت کرده است و رهبری فناوری چین را در زمینه فناوری کوانتومی تقویت کرده است.
نمونه اولیه محاسبات کوانتومی ابررسانا دارای 105 کیوبیت و 182 جفت کننده است که به طور قابل توجهی از سلف خود Zuchongzhi-2 پیشی می گیرد.پردازنده کوانتومی Zuchongzhi-3 سرعت محاسباتی خارق‌العاده‌ای را نشان داده است و 10¹5 برابر سریع‌تر از پیشرفته‌ترین ابررایانه‌های موجود در حال حاضر کار می‌کند.
این دستاورد همچنین یک میلیون از آخرین نتایج گوگل پیشی گرفته و آن را به یکی از قدرتمندترین دستگاه های کوانتومی تبدیل کرده است.برتری کوانتومی، نقطه ای که در آن یک پردازنده کوانتومی از ابررایانه های کلاسیک بهتر عمل می کند، مدت هاست که معیار محاسبات کوانتومی بوده است.
در سال 2019، پردازنده Sycamore گوگل با 53 کیوبیت، یک کار محاسباتی پیچیده را در 200 ثانیه به پایان رساند، کاری که تخمین زده می‌شود که ابررایانه‌های کلاسیک 10000 سال طول بکشد.با این حال، در سال 2023، محققان USTC نشان دادند که با الگوریتم‌های کلاسیک پیشرفته و بیش از 1400 پردازنده گرافیکی A100، می‌توان همان کار را تنها در 14 ثانیه انجام داد.
پیشرفت‌های بیشتر با ابررایانه Frontier این زمان را به 1.6 ثانیه کاهش داد و ادعاهای قبلی گوگل در مورد برتری کوانتومی را به چالش کشید.
Zuchongzhi-3 با تکیه بر نمونه های اولیه محاسبات کوانتومی قبلی، نشان دهنده یک جهش بزرگ به جلو است.در مقایسه با 66 کیوبیتی Zuchongzhi-2، آخرین پردازنده کوانتومی پیشرفت های قابل توجهی در معیارهای عملکرد داشته است، از جمله:
زمان انسجام 72 میکروثانیه، امکان محاسبات پیچیده تر را فراهم می کند.
قابلیت اعتماد گیت تک کیوبیت 99.90%.
قابلیت اعتماد گیت دو کیوبیت 99.62%.
قابلیت اعتماد بازخوانی 99.13%.
برای ارزیابی قابلیت‌های آن، محققان یک کار نمونه‌برداری مدار کوانتومی تصادفی 83 کیوبیتی و 32 لایه را انجام دادند.نتایج نشان داد که Zuchongzhi-3 با 15 مرتبه بزرگی از قدرتمندترین ابررایانه جهان بهتر عمل کرد و نقش آن را در پیشبرد مزیت محاسباتی کوانتومی بیشتر تقویت کرد.
فراتر از دستیابی به برتری کوانتومی، تیم USTC در حال پیشبرد تحقیقات بیشتر در زمینه های حیاتی مانند تصحیح خطای کوانتومی، درهم تنیدگی کوانتومی و شیمی کوانتومی است.با پیاده‌سازی یک معماری کیوبیت شبکه دو بعدی، اتصال کیوبیت و نرخ انتقال داده را افزایش داده‌اند که برای بزرگ‌سازی سیستم‌های کوانتومی بسیار مهم است.
در حال حاضر، محققان در حال کار بر روی یکپارچه‌سازی تصحیح خطای کوانتومی با استفاده از کد سطحی فاصله 7 هستند و برنامه‌هایی در آینده برای گسترش آن به فواصل 9 و 11 دارند.این نوآوری‌ها برای توسعه محاسبات کوانتومی تحمل‌پذیر خطا، گامی کلیدی به سوی کاربردهای عملی و بزرگ مقیاس پردازنده‌های کوانتومی، حیاتی هستند.
موفقیت Zuchongzhi-3 از سوی جامعه علمی به رسمیت شناخته شده است. بازبینان متخصص آن را به عنوان یک جهش قابل توجه در محاسبات کوانتومی ابررسانا توصیف کرده اند که نشان دهنده ارتقای بزرگی نسبت به تکرارهای قبلی است.
مجله فیزیک همچنین یک مقاله دیدگاه عمیق را منتشر کرد که به تجزیه و تحلیل مشارکت های پیشگامانه و پیامدهای گسترده تر برای آینده محاسبات کوانتومی پرداخت.همانطور که تحقیقات به شتاب ادامه می‌دهد، عملکرد رکوردشکنی Zuchongzhi-3 معیار جدیدی را در تلاش برای راه‌حل‌های محاسباتی کوانتومی قدرتمندتر و کاربردی‌تر ایجاد می‌کند.
با پیشرفت‌های مداوم در تصحیح خطا و ادغام کیوبیت در مقیاس بزرگ، پردازنده‌های کوانتومی مانند Zuchongzhi-3 ما را به آینده نزدیک‌تر می‌کنند که محاسبات کوانتومی صنایع مختلف از رمزنگاری گرفته تا علم مواد و هوش مصنوعی را متحول می‌کند.
