Η έννοια της κβαντικής υπεροχής αναφέρεται στο σημείο όπου ένας κβαντικός υπολογιστής μπορεί να εκτελέσει μια σαφώς καθορισμένη εργασία ταχύτερα ή αποτελεσματικότερα από έναν κλασικό υπολογιστή. Μέχρι σήμερα, όμως, κάτι τέτοιο δεν έχει αποδειχθεί για πολλές πρακτικές εφαρμογές, με αποτέλεσμα οι ερευνητές να αναζητούν πιο ρεαλιστικούς τρόπους αξιολόγησης των δυνατοτήτων της κβαντικής τεχνολογίας.
Η ανάγκη για πιο ρεαλιστικά κβαντικά μοντέλα
Η κβαντική προσομοίωση θεωρείται ένας από τους πιο υποσχόμενους δρόμους προς την επίτευξη κβαντικής υπεροχής. Ωστόσο, πολλές προσεγγίσεις στην κβαντική χημεία βασίζονται σε απλουστευμένα μοντέλα, στα οποία τα μόρια αντιμετωπίζονται ως απομονωμένα συστήματα χωρίς αλληλεπίδραση με το περιβάλλον τους.
Στην πραγματικότητα, τα μόρια και τα υλικά αλληλεπιδρούν συνεχώς με το περιβάλλον, απελευθερώνουν ενέργεια και μπορούν να καταλήξουν σε σταθερές ή θερμικές καταστάσεις. Οι διαδικασίες αυτές αποτελούν βασικό μέρος της φυσικής τους συμπεριφοράς.
Η διάχυση ενέργειας ως χρήσιμο εργαλείο
Σε νέα μελέτη, ερευνητές από τη Fraunhofer IAF, το ETH Zurich και την HQS Quantum Simulations υποστηρίζουν ότι η διάχυση ενέργειας και η δυναμική ανοιχτών κβαντικών συστημάτων δεν πρέπει να αντιμετωπίζονται αποκλειστικά ως πηγές θορύβου.
Αντίθετα, όταν ελέγχονται κατάλληλα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εργαλείο για την προετοιμασία, τη σταθεροποίηση ή τη δειγματοληψία κβαντικών καταστάσεων που σχετίζονται με τη χημεία.
Το στοίχημα της κλιμάκωσης
Μια δεύτερη μελέτη εξετάζει τον Quantum Approximate Optimization Algorithm, γνωστό ως QAOA, εστιάζοντας όχι μόνο στο αν λειτουργεί σε μικρά προβλήματα, αλλά στο πώς αυξάνεται το υπολογιστικό κόστος όσο μεγαλώνει το μέγεθος του προβλήματος.
Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι μόνο μέσα από τέτοιες δοκιμές μπορεί να διαπιστωθεί αν ένας κβαντικός αλγόριθμος μπορεί πράγματι να προσφέρει πλεονέκτημα έναντι των κλασικών μεθόδων.
Συνολικά, οι δύο εργασίες προτείνουν μια πιο αυστηρή προσέγγιση στην κβαντική υπεροχή, με έμφαση στις πραγματικές φυσικές συνθήκες και στην απόδοση των αλγορίθμων καθώς τα προβλήματα γίνονται μεγαλύτερα.