Komputery kwantowe mogą wyprzedzić klasyczne w ciągu 2 lat, jak pokazuje eksperyment IBM „benchmark”.
Komputery kwantowe mogą pokonać klasyczne w odpowiadaniu na praktyczne pytania w ciągu dwóch lat, pokazuje nowy eksperyment z komputerami IBM. Demonstracja sugeruje, że prawdziwa supremacja kwantowa, w której komputery kwantowe wyprzedzają klasyczne cyfrowe, może nadejść zaskakująco szybko.
„Te maszyny nadchodzą” – powiedziała Nature News Sabrina Maniscalco, dyrektor generalny start-upu zajmującego się komputerami kwantowymi Algorithmiq z siedzibą w Helsinkach.
W nowym badaniu, opisanym w środę (14 czerwca) w czasopiśmie Nature, naukowcy wykorzystali komputer kwantowy IBM, znany jako Eagle, do symulacji właściwości magnetycznych rzeczywistego materiału szybciej niż klasyczny komputer. Osiągnął ten wyczyn, ponieważ wykorzystał specjalny proces łagodzenia błędów, który kompensował szum, podstawową słabość komputerów kwantowych.
Tradycyjne komputery oparte na chipach krzemowych opierają się na „bitach”, które mogą przyjmować tylko jedną z dwóch wartości: 0 lub 1.
Z kolei komputery kwantowe wykorzystują bity kwantowe lub kubity, które mogą przyjmować wiele stanów jednocześnie. Kubity opierają się na zjawiskach kwantowych, takich jak superpozycja, w której cząstka może istnieć jednocześnie w wielu stanach, oraz na splątaniu kwantowym, w którym stany odległych cząstek można łączyć w taki sposób, że zmiana jednego powoduje natychmiastową zmianę drugiego. Teoretycznie pozwala to kubitom na znacznie szybsze wykonywanie obliczeń, a równolegle bity cyfrowe wykonywałyby powoli i sekwencyjnie.
Ale historycznie komputery kwantowe miały piętę achillesową: stany kwantowe kubitów są niezwykle delikatne, a nawet najmniejsze zakłócenie ze środowiska zewnętrznego może namieszać w ich stanach – a tym samym w informacjach, które niosą – na zawsze. To sprawia, że komputery kwantowe są bardzo podatne na błędy lub „głośne”.
W nowym eksperymencie sprawdzającym zasadę, 127-kubitowy superkomputer Eagle, który wykorzystuje kubity zbudowane na obwodach nadprzewodzących, obliczył całkowity stan magnetyczny dwuwymiarowej bryły. Następnie naukowcy dokładnie zmierzyli hałas wytwarzany przez każdy z kubitów. Okazało się, że pewne czynniki, takie jak wady materiału superkomputerowego, mogą wiarygodnie przewidywać szum generowany w każdym kubicie. Następnie zespół wykorzystał te prognozy do modelowania, jak wyglądałyby wyniki bez tego szumu, donosi Nature News.
Twierdzenia o wyższości kwantowej pojawiły się już wcześniej: w 2019 roku naukowcy Google twierdzili, że komputer kwantowy firmy, znany jako Sycamore, rozwiązał problem w 200 sekund, którego złamanie zwykłemu komputerowi zajęłoby 10 000 lat. Ale problem, który rozwiązał — zasadniczo wypluwanie ogromnej listy liczb losowych, a następnie sprawdzanie ich dokładności, nie miał praktycznego zastosowania.
Z kolei nowa demonstracja IBM dotyczy rzeczywistego — choć bardzo uproszczonego — problemu fizycznego.
„To napawa optymizmem, że zadziała to w innych systemach i bardziej skomplikowanych algorytmach” – powiedział Nature News John Martinis, fizyk z University of California w Santa Barbara, który osiągnął wynik Google w 2019 roku.
Możesz przeczytać więcej o kamieniu milowym obliczeń kwantowych w Nature News.
