Επιστήμονες της IBM και συνεργαζόμενων ερευνητικών ιδρυμάτων ανακοίνωσαν την επίτευξη του «κβαντικού πλεονεκτήματος» μέσω τριών διαφορετικών πειραμάτων. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι κβαντικοί υπολογιστές είναι πλέον σε θέση να εκτελούν υπολογισμούς που οι ισχυρότεροι συμβατικοί υπερυπολογιστές αδυνατούν να ολοκληρώσουν σε εύλογο χρονικό διάστημα, ανοίγοντας τον δρόμο για την επίλυση σύνθετων επιστημονικών προβλημάτων, όπως η προσομοίωση χημικών αντιδράσεων.

Τα τρία πειράματα και η τεχνολογία Heron

Οι μελέτες, που πραγματοποιήθηκαν σε συνεργασία με τις εταιρείες Algorithmiq, Qedma και το Πανεπιστήμιο του Σικάγο, αξιοποίησαν τον υπεραγώγιμο κβαντικό υπολογιστή IBM Quantum Heron R3. Κεντρικό ρόλο στην επιτυχία έπαιξαν οι νέες τεχνικές περιορισμού σφαλμάτων, οι οποίες αντιμετωπίζουν τον «θόρυβο» που παραδοσιακά εμποδίζει την ακρίβεια των κβαντικών συστημάτων.

  • Το πρώτο πείραμα μελέτησε το μοντέλο Floquet transverse-field Ising για τις μαγνητικές ιδιότητες υλικών.
  • Το δεύτερο πείραμα χρησιμοποίησε το ίδιο μοντέλο με διαφορετική μέθοδο διόρθωσης σφαλμάτων, διατηρώντας τη συνέπεια των αποτελεσμάτων καθώς αυξανόταν η πολυπλοκότητα.
  • Το τρίτο πείραμα χρησιμοποίησε πύλες τύπου T για να αυξήσει τη δυσκολία πέρα από τα όρια προσομοίωσης των κλασικών συστημάτων.

Σύγκριση με τον υπερυπολογιστή Fugaku

Για την επαλήθευση των αποτελεσμάτων χρησιμοποιήθηκε ο ιαπωνικός υπερυπολογιστής Fugaku. Ενώ τα δύο συστήματα συμφωνούσαν μέχρι ένα ορισμένο επίπεδο πολυπλοκότητας, ο κβαντικός υπολογιστής συνέχισε να παράγει λύσεις όταν ο Fugaku έφτασε στα όριά του. Για να διασφαλιστεί η αξιοπιστία, οι υπολογισμοί επαναλήφθηκαν σε πέντε διαφορετικά κβαντικά συστήματα με τεχνητό θόρυβο, παράγοντας σχεδόν ταυτόσημα αποτελέσματα.

Η πρόκληση της επαλήθευσης

Παρά τον ενθουσιασμό, η IBM αναγνωρίζει ότι η επιστημονική κοινότητα συχνά αμφισβητεί τέτοιες ανακοινώσεις μέσω της ανάπτυξης νέων, αποτελεσματικότερων κλασικών αλγορίθμων. «Η αντιπαράθεση ανάμεσα στις κλασικές και τις κβαντικές μεθόδους θα συνεχιστεί, και έτσι πρέπει να γίνει», δήλωσε ο Άμπχιναβ Καντάλα, κύριος ερευνητής της IBM, σημειώνοντας ότι αυτή η διαδικασία προάγει την επιστήμη.