A Zuchongzhi 3.0 processzor 105 szupravezető transzmon qubitből áll, amelyeket egy 15x7-es elrendezésű rácsba helyeztek, és ezzel komoly mérföldkövet jelent a kvantumszámítógépek fejlődésében. Ez a teljesítmény még a Google által 2024 decemberében bemutatott Willow kvantumprocesszor (QPU) képességeit is felülmúlja. A kutatók egy, a kvantumszámítógépek teljesítményét mérő szabványteszten, az úgynevezett véletlenszerű áramköri mintavételezésen (Random Circuit Sampling, RCS) néhány száz másodperc alatt oldottak meg egy 83 qubitből és 32 rétegből álló komplex feladatot. Összehasonlításképp: ugyanez a feladat a világ második legerősebb szuperszámítógépének, a Frontiernek körülbelül 5,9 milliárd évbe telne.

Különösen figyelemre méltó, hogy a Zuchongzhi 3.0 ezzel a teljesítménnyel közel egymilliószor gyorsabban birkózott meg a benchmark-feladattal, mint a Google korábbi Sycamore chipje. Az eredményeket 2025. március 3-án tették közzé a Physical Review Letters szakfolyóiratban – számol be róla a Live Science.

Teljesen új halmazállapot létrehozásával ért el forradalmi áttörést a kvantum-számítástechnikában a Microsoft A Microsoft Majorana 1 chipje hiba nélkül mérhető és a külvilág változásaira nem érzékeny qubiteket ígér, így egyesek szerint olyan mérföldkövet jelent a számítástechnikában, mint a tranzisztor feltalálása.

Habár mindez rendkívül ígéretesnek tűnik, a kutatók kiemelték, hogy a kvantumprocesszorok teljesítményének mérésére használt, kifejezetten kvantumbarát benchmarkok – mint például az RCS – eleve természetes előnyt adnak a kvantumgépeknek a klasszikus számítógépekkel szemben. A klasszikus algoritmusok folyamatos fejlődése idővel csökkentheti ezt a látványos különbséget, ahogy történt ez a Google 2019-es, első kvantumfölény-bejelentését követően is.

„Eredményeink nemcsak a kvantumszámítás jelenlegi korlátait feszegetik, hanem egy új korszak alapjait is lefektetik, amelyben a kvantumprocesszorok kulcsszerepet játszanak a való élet komplex problémáinak megoldásában” – fogalmaztak a kutatók tanulmányukban.

A Zuchongzhi 3.0 kiemelkedő teljesítményéhez jelentősen hozzájárult a javuló koherenciaidő, ami lehetővé teszi, hogy a qubitek hosszabb ideig őrizzék meg kvantumállapotukat, így összetettebb számításokat is képesek végrehajtani. Jelentősen javult továbbá a kvantumkapuk pontossága is: a rendszer egyszerre képes 99,90%-os pontosságú egyqubites, valamint 99,62%-os pontosságú kétqubites műveletek végrehajtására. Ebben a tekintetben viszont a Google Willow processzora némileg jobb eredményeket ért el, 99,97%-os, illetve 99,86%-os pontossággal.

A teljesítmény látványos növekedését elsősorban a qubiteket előállító mérnöki eljárások fejlődése tette lehetővé. Ilyen például a tantál és az alumínium alkalmazása, amelyeket indium bump flip-chip technológiával kötnek össze. Ez az újfajta módszer jelentősen növeli a pontosságot, miközben csökkenti a rendszer szennyeződéseit is.

(Kép: A Zuchongzhi legújabb változata 105 transzmon qubitből áll – ezek olyan eszközök, amelyeket tantál, nióbium és alumínium felhasználásával készítettek, így kevésbé érzékenyek a zajhatásra, forrás: D. Gao et al.)