Ερευνητές της εταιρείας Quantinuum στο Ηνωμένο Βασίλειο, με επικεφαλής τους επιστήμονες υπολογιστών Marcello Benedetti και Harry Buhrman, πρότειναν μια νέα μέθοδο δοκιμής του κβαντικού πλεονεκτήματος.
Η έρευνα, η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications, βασίζεται σε ένα απλό παιχνίδι με μαθηματικά εγγυημένο αποτέλεσμα, ξεπερνώντας τους περιορισμούς των παραδοσιακών δοκιμών.
Τα όρια των ανισοτήτων Bell
Οι περισσότερες προγενέστερες δοκιμές βασίζονταν στην παραβίαση των λεγόμενων «ανισοτήτων Bell» για την επιβεβαίωση της κβαντικής συμπεριφοράς. Ωστόσο, οι μέθοδοι αυτές εξαρτώνται από ανεπιβεβαίωτες υποθέσεις σχετικά με την υπολογιστική δυσκολία, εμφανίζουν ευαισθησία στον θόρυβο του υλικού και καθίστανται δυσχερείς στην επαλήθευση όσο τα συστήματα μεγαλώνουν.
Ο μηχανισμός του κβαντικού παιχνιδιού
Η νέα προσέγγιση βασίζεται στη δειγματοληψία συμπληρώματος. Κάθε πιθανή απάντηση ενός προβλήματος χωρίζεται κρυφά σε δύο ίσες ομάδες, Α και Β.
Όταν δίνεται μια απάντηση από την ομάδα Α, ο υπολογιστής καλείται να παράγει μία από την ομάδα Β. Για έναν κλασικό υπολογιστή, το έργο αυτό γίνεται εκθετικά δυσκολότερο όσο αυξάνονται οι πιθανότητες. Αντίθετα, ένας κβαντικός υπολογιστής μπορεί να διατηρήσει το σύνολο Α σε υπερθεση και να το μετατρέψει στο συμπλήρωμά του.
Εκθετική απόκλιση επιδόσεων
Η ομάδα πραγματοποίησε δοκιμές στους κβαντικούς υπολογιστές παγιδευμένων ιόντων H2 της Quantinuum, χρησιμοποιώντας έως και 55 qubits. Παρά την παρουσία θορύβου, το κβαντικό σύστημα ξεπέρασε σταθερά την καλύτερη δυνατή κλασική στρατηγική. Όσο αυξανόταν το μέγεθος των προβλημάτων, η διαφορά μεταξύ κβαντικών και κλασικών επιδόσεων διευρυνόταν εκθετικά, προσφέροντας μια αξιόπιστη και κλιμακούμενη μέθοδο επαλήθευσης των κβαντικών υπολογιστών.