Ερευνητική ομάδα με επικεφαλής το Εθνικό Εργαστήριο Sandia των ΗΠΑ ανέπτυξε ένα καθολικό σύστημα αξιολόγησης, το Quantum Universal Operation Performance System (QUOPS), για τη σύγκριση της υπολογιστικής ισχύος διαφορετικών κβαντικών συστημάτων.
Η μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε ως προδημοσίευση στο arXiv, υπέβαλε σε δοκιμές τα συστήματα των εταιρειών Google, IBM και Quantinuum, αποκαλύπτοντας σημαντικές αποκλίσεις στις επιδόσεις τους αλλά και την απόσταση που τα χωρίζει από την επίλυση προβλημάτων του πραγματικού κόσμου.
Διαφορετικές αρχιτεκτονικές και αποτελέσματα
Το σύστημα QUOPS μέτρα το μέγεθος των μεγαλύτερων υπολογιστικά χρήσιμων κβαντικών κυκλωμάτων που μπορεί να εκτελέσει μια συσκευή, καθώς και την ταχύτητα εκτέλεσής τους. Τα αποτελέσματα ανέδειξαν τις τεχνολογικές διαφορές μεταξύ των επεξεργαστών:
Ο επεξεργαστής παγιδευμένων ιόντων Helios-1 της Quantinuum πέτυχε τη υψηλότερη βαθμολογία, ξεπερνώντας τους 1.500 βαθμούς QUOPS. Η ευέλικτη διάταξη των ιόντων επιτρέπει την επικοινωνία μεταξύ οποιωνδήποτε qubits, αν και η μετακίνησή τους καθιστά το σύστημα συγκριτικά πιο αργό.
Οι υπεραγώγιμοι επεξεργαστές της Google και της IBM, όπως ο επεξεργαστής Willow της Google, βασίζονται σε σταθερά πλέγματα πάνω στα τσιπ. Αυτός ο περιορισμός συγκράτησε τη βαθμολογία τους γύρω στο 200, αλλά προσέφερε πολύ υψηλότερες ταχύτητες, με τον επεξεργαστή της Google να εκτελεί 20 εκατομμύρια διεργασίες το δευτερόλεπτο.
Η απόσταση από τις πραγματικές εφαρμογές
Παρά την πρόοδο, η μελέτη υπογραμμίζει ότι οι σημερινοί κβαντικοί υπολογιστές απέχουν σημαντικά από την επίλυση σύνθετων προβλημάτων, όπως η σπάσιμο της κρυπτογράφησης RSA 2048 ή η προσομοίωση μορίων.
Για την εκτέλεση τέτοιων υπολογισμών απαιτείται βαθμολογία από 250 έως 340 εκατομμύρια QUOPS, ενώ η υψηλότερη επίδοση σε φυσικό υλικό είναι 1.824 βαθμοί. Για να γεφυρωθεί αυτό το κενό των 5 τάξεων μεγέθους, απαιτείται σημαντική μείωση των ποσοστών σφάλματος, αύξηση των φυσικών qubits και ανάπτυξη αρχιτεκτονικών ανθεκτικών σε σφάλματα.
