加拿大光子量子计算机Borealis登上Nature，挑战中国九章2.0

最近几天，加拿大多伦多一家初创公司研发的光子量子计算机Borealis登上《自然》，引起了全球科技圈的广泛关注。

他们声称，Borealis可以在36微秒内解决传统超级计算机需要9000年才能解决的问题，其计算速度超过了目前世界著名的超级计算机，挑战了中国的Chapter 9 2.0！

这家公司是世外桃源，成立于2016年。

他们是世界上为数不多的全力研发光子量子计算机的公司，并引起了IBM，微软，亚马逊，英伟达等国际公司的关注其创始人Christian Weedbrook在昆士兰大学获得物理学博士学位，并在麻省理工学院和多伦多大学担任博士后

那么，谁是北极光与第九章相比有哪些优势

谁是北极星。

先说量子计算为什么优于传统计算机。

经典计算机在开关晶体管时将数据转换成1或0的符号，而量子计算机使用的是量子位，可以叠加，同时充当1和0，即单个量子位可以进行两次计算。

那么，在量子力学中，当两个量子比特连接或纠缠时，可以同时进行2 ^ 2或4次计算，当三个量子比特连接或纠缠时，有2 ^ 3或8个计算，以此类推...当有300个量子比特时，量子计算机可以在一瞬间完成比可见宇宙中原子更多的计算。

这就是所谓的量子优势。

在《自然》杂志6月初收到的文章中，Xanadu团队推出了他们开发的Borealis根据IEEE Spectrum，这种新型光子量子计算机可以在短短36微秒内完成一项传统超级计算机需要9000多年才能完成的任务

此外，Borealis也是世界上第一台具有量子优势的计算机，可以通过云提供给公众。

Borealis合成的三维纠缠态的图形表示，其中每个顶点代表一个处于压缩态的量子比特，每个边代表顶点之间的连接。

XAU的团队还表示，他们的量子计算机是基于光子的，与IBM，Google，Amazon等基于超导电路或囚禁离子的量子计算机相比，有明显的改进和优势:

具体来说，基于超导电路或囚禁离子的量子比特需要比外太空更冷的温度，因为热量会破坏量子比特要将量子比特保持在如此寒冷的温度下，需要一个昂贵而庞大的低温系统，而采用这样的系统也会将量子比特的尺寸限制在更加迷你和方便的方向

相比之下，基于光子量子位的量子计算机可以在室温下运行，可以集成到现有的基于光纤的电信系统中，帮助量子计算机连接网络，有望形成强大的量子互联网！

2019年谷歌推出的Sycamore处理器，2021年中国推出的Chapter 9 2.0也是基于光子的为解决基准问题，谷歌拥有53个超导量子位的Sycamore处理器可以在200秒内完成一万年的超级计算机登顶，而Chapter 9 2.0的团队也声称求解速度是经典超级计算机的十倍

与第9章2.0相比，哪个更好。

IEEE Spectrum指出，虽然是基于光子，但北极光在某种程度上比第九章要好。

例如，第9章2.0的一个主要缺陷是，它依赖于一个固定的镜子和镜头网络，因此它是不可编程的根据Xanadu的说法，北极光是可编程的

在Borealis中，量子比特由所谓的压缩态组成，压缩态由光脉冲中的多个光子叠加而成它可以产生多达216个压缩光脉冲序列

他们测试了Borealis在高斯玻色子采样任务中的表现在高斯玻色子采样中，机器分析随机数据块

根据消息显示，Chapter 9 2.0最多在144个压缩光脉冲中探测到113个光子，而Borealis最多探测到219个光子，平均为125个。

这相当于Borealis采样高斯玻色子的速度是2021年世界上最快的超级计算机Fugaku的7.8万亿倍。

Borealis的一个关键发展是光子数分辨率探测器的使用。

以前的计算机使用的是阈值检测器，只区分没有检测到光子和至少检测到一个光子可是，光子量子计算机可以解决的计算问题的规模可以伴随着它检测的光子数量呈指数增长因此，带光子数分辨率探测器的Borealis运行速度是之前光子量子计算机的5000万倍以上

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