Για πρώτη φορά, ένας κβαντικός υπολογιστής απέδειξε ότι μπορεί να λύσει ένα πρόβλημα πιο αποδοτικά από έναν συμβατικό υπολογιστή. Η επιτυχία αυτή βασίζεται στην αξιοποίηση ενός τεράστιου αποθεματικού μνήμης το οποίο δεν είναι προσβάσιμο από την κλασική υπολογιστική.
Αντί για τα κλασικά bits που μπορούν να πάρουν μόνο τιμές 0 ή 1, οι κβαντικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν qubits, τα οποία μπορούν να βρίσκονται σε πολλαπλές καταστάσεις ταυτόχρονα και να αποθηκεύουν εκθετικά περισσότερες πληροφορίες.
Το πρόβλημα της απόδειξης του κβαντικού πλεονεκτήματος
Η πρόκληση, ωστόσο, ήταν η απόδειξη ότι ένας κβαντικός υπολογιστής μπορεί να χρησιμοποιήσει αυτό το πλεονέκτημα μνήμης στον πραγματικό κόσμο. Αυτό απαιτούσε δύο προϋποθέσεις:
- Η επίδειξη να είναι εφικτή με τον υπάρχοντα κβαντικό εξοπλισμό.
- Να υπάρχει ανεξάρτητη από υποθέσεις μαθηματική απόδειξη ότι κανένας μελλοντικός κλασικός αλγόριθμος δεν μπορεί να επιτύχει την ίδια απόδοση.
Η μελέτη που το αποδεικνύει
Σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στο αποθετήριο arXiv, ερευνητές από τις Ηνωμένες Πολιτείες με επικεφαλής επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν (UT Austin) παρουσίασαν αυτή την επίτευξη.
Στο πείραμά τους, σχεδίασαν μια σύνθετη μαθηματική εργασία για να δοκιμάσουν το πλεονέκτημα μνήμης. Η διαδικασία μοιάζει με ένα παιχνίδι μεταξύ δύο τμημάτων του κβαντικού συστήματος, που ονομάστηκαν συμβολικά Alice και Bob.
Η Alice έπρεπε να δημιουργήσει μια κβαντική κατάσταση και να τη στείλει μέσω ενός μηνύματος στον Bob. Ο Bob έπρεπε να τη μετρήσει και να μαντέψει σωστά την κατάστασή της πριν εκείνη ολοκληρώσει την αποστολή.
Αποτελέσματα με πραγματικό αντίκτυπο
Το πείραμα επαναλήφθηκε 10.000 φορές και η ανάλυση των αποτελεσμάτων έδειξε ότι ένας κλασικός υπολογιστής θα χρειαζόταν τουλάχιστον 62 bits μνήμης για να πετύχει το ίδιο ποσοστό επιτυχίας. Ο κβαντικός υπολογιστής το πέτυχε με μόλις 12 qubits.
Οι ερευνητές έγραψαν στη δημοσίευσή τους:
«Το αποτέλεσμά μας παρέχει την πιο άμεση ένδειξη μέχρι σήμερα ότι οι υπάρχοντες κβαντικοί επεξεργαστές μπορούν να δημιουργήσουν και να χειριστούν εμπλεγμένες καταστάσεις (entangled states) με τέτοια πολυπλοκότητα ώστε να αξιοποιήσουν την εκθετικότητα του χώρου Hilbert, δηλαδή το τεράστιο αποθεματικό μνήμης ενός κβαντικού υπολογιστή».
Ένα νέο ορόσημο: Κβαντική υπεροχή πληροφορίας
Αυτό το είδος υπεροχής, το οποίο οι ερευνητές ονομάζουν κβαντική υπεροχή πληροφορίας (quantum information supremacy), αποτελεί ένα νέο σημείο αναφοράς στην εξέλιξη των κβαντικών υπολογιστών – και δε βασίζεται σε αμφισβητούμενες υποθέσεις, όπως προηγούμενα πειράματα.
Η υπόσχεση της κβαντικής υπολογιστικής γίνεται πραγματικότητα
Η υπόσχεση της κβαντικής τεχνολογίας ήταν πάντοτε η εκμετάλλευση αυτής της εκθετικής μνήμης και η αντίστοιχη αύξηση της υπολογιστικής ισχύος. Αυτή η πρώτη απόδειξη του κβαντικού πλεονεκτήματος μάς φέρνει ένα βήμα πιο κοντά στην αξιοποίησή του σε πραγματικές εφαρμογές – όπως:
- Η κρυπτογραφία, για ασφαλέστερες επικοινωνίες
- Η προσομοίωση σύνθετων συστημάτων, επιταχύνοντας την ανακάλυψη φαρμάκων
- Η ανάπτυξη νέων υλικών με πρωτοφανή ταχύτητα
Ο κβαντικός υπολογιστής περνά από την υπόσχεση στην πράξη.
More information: William Kretschmer et al, Demonstrating an unconditional separation between quantum and classical information resources, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2509.07255
Journal information: arXiv
