Η IBM και ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Σικάγο ανακοίνωσαν μια σημαντική επίδειξη στον τομέα των κβαντικών υπολογιστών, η οποία πληροί τα βασικά κριτήρια για την επίτευξη «κβαντικής υπεροχής». Ο όρος περιγράφει το σημείο όπου ένας κβαντικός υπολογιστής μπορεί να εκτελέσει υπολογισμούς που επιβεβαιωμένα ξεπερνούν τις δυνατότητες των κλασικών υπολογιστικών συστημάτων.
Η ερευνητική ομάδα υποστηρίζει ότι το σύστημά της πραγματοποίησε υπολογισμούς που δεν μπορούν πρακτικά να αναπαραχθούν από τις κορυφαίες διαθέσιμες μεθόδους κλασικής προσομοίωσης, ενώ ταυτόχρονα παρείχε αξιόπιστες ενδείξεις ότι τα αποτελέσματα ήταν σωστά.
Η πρόκληση της επαλήθευσης
Για χρόνια, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν τη μέθοδο «δειγματοληψίας τυχαίων κβαντικών κυκλωμάτων» ως δοκιμή για το αν οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να ξεπεράσουν τους κλασικούς. Η τεχνική αυτή δημιουργεί εξαιρετικά σύνθετα μοτίβα που ένας κλασικός υπολογιστής δυσκολεύεται ή αδυνατεί να αναπαράγει.
Ωστόσο, το μεγαλύτερο πρόβλημα ήταν η επαλήθευση των αποτελεσμάτων. Όσο αυξάνεται η πολυπλοκότητα των υπολογισμών, γίνεται ολοένα δυσκολότερο να αποδειχθεί ότι η απάντηση του κβαντικού υπολογιστή είναι σωστή χωρίς να βασίζονται οι ερευνητές σε υποθέσεις για τη λειτουργία του συστήματος.
Νέα μέθοδος για αξιόπιστους κβαντικούς υπολογισμούς
Η ομάδα ανέπτυξε μια νέα δομή κωδικοποιημένων κβαντικών κυκλωμάτων που διατηρεί την υπολογιστική δυσκολία της παραδοσιακής μεθόδου, αλλά επιτρέπει παράλληλα τον εντοπισμό σφαλμάτων κατά την εκτέλεση.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τεχνικές που βελτιώνουν την εκτίμηση της ακρίβειας των πολύπλοκων κβαντικών καταστάσεων παρουσία θορύβου, αυξάνοντας την εμπιστοσύνη στα αποτελέσματα.
Ρεκόρ στη διόρθωση σφαλμάτων
Στο πείραμα εκτελέστηκαν 70 λογικά qubits, τα οποία προστατεύτηκαν από σφάλματα μέσω προηγμένων τεχνικών κβαντικής διόρθωσης. Το σύστημα πραγματοποίησε επίσης 2.415 λογικές λειτουργίες δύο qubits και 468 λογικές λειτουργίες «T gates», δείκτες της πολυπλοκότητας ενός κβαντικού κυκλώματος.
Ο Jay Gambetta από την IBM Research δήλωσε ότι η επίδειξη αποτελεί ένδειξη πως η κβαντική υπολογιστική έχει εισέλθει σε νέα εποχή, καθώς πραγματοποιήθηκε υπολογισμός πέρα από την πρακτική εμβέλεια των κλασικών υπολογιστών με στατιστικά επιβεβαιωμένη αξιοπιστία.
Ο κβαντικός υπολογιστής της IBM ολοκλήρωσε τη συγκεκριμένη εργασία σε περίπου 15 λεπτά, ενώ πολλές κλασικές μέθοδοι προσομοίωσης θα απαιτούσαν απαγορευτικά μεγάλους χρόνους. Η εξέλιξη αυτή δημιουργεί νέες προοπτικές για μελλοντικές εφαρμογές, καθώς οι κβαντικοί υπολογιστές συνεχίζουν να κλιμακώνονται και να αντιμετωπίζουν προβλήματα που ξεπερνούν τις δυνατότητες των σημερινών τεχνολογιών.
