Um processador programável é capaz de gerar vantagem em computação quântica?

Um computador quântico obtém vantagem computacional ao superar o melhor computadores clássicos executando os algoritmos mais conhecidos em tarefas bem definidas.

A vantagem computacional quântica usando o Borealis, um processador fotônico que oferece programabilidade dinâmica em todas as portas implementadas.

É realizado a amostragem de bósons gaussianos (GBS)(Gaussian Boson Sampling) em 216 modos espremidos emaranhados com conectividade tridimensional, usando uma arquitetura multiplexada no tempo e de resolução de número de fótons.

Em média, levaria mais de 9.000 anos para os melhores algoritmos e supercomputadores disponíveis para produzir, usando métodos exatos, uma única amostra da distribuição programada, enquanto Borealis requer apenas 36 μs, esta a vantagem do tempo de execução é mais de 50 milhões de vezes mais extrema do que a relatada anteriormente máquinas fotônicas. Constitui um experimento GBS muito grande, registrando eventos

com até 219 fótons e um número médio de fótons de 125. Este trabalho é um

marco no caminho para um computador quântico prático, validando as principais tecnologias características da fotônica como uma plataforma para este objetivo.

O circuito óptico implementado, é totalmente programável, fornece acoplamento de longo alcance entre diferentes modos e

permite que todos esses acoplamentos sejam programados dinamicamente. Estatísticas de fótons medidas de 106 amostras de um estado Gaussiano de alta dimensão comparadas com aquelas geradas numericamente a partir de diferentes hipóteses. A inserção mostra a mesma distribuição em uma escala logarítmica com suporte significativo após 160 fótons, até 219. Gráfico de dispersão de cumulantes de dois modos Cij para todos os pares de modos comparando os obtidos experimentalmente versus os previstos por quatro hipóteses diferentes. Um ajuste de hipótese perfeito (mostrado no gráfico) corresponderia aos cumulantes obtidos experimentalmente em uma linha reta a 45° (mostrado no gráfico). Observe que a verdade fundamental é a única que explica

bem os cumulantes. Além disso, para fazer uma comparação justa, todas as hipóteses têm exatamente os mesmos cumulantes de primeira ordem (fóton médio em cada modo)

Fonte: https://www.nature.com/articles/s41586-022-04725-x

https://twistedsifter.com/2022/07/quantum-processor-completes-9000-years-of-work-in-36-microseconds/