В това, което експертите определят като „светия граал“ на квантовите изчисления, изследователи най-накрая демонстрираха безусловно експоненциално ускорение спрямо класическите компютри, изпълнявайки теоретично обещание, което досега съществуваше само на хартия.
Пробивът е дело на екип, ръководен от Даниел Лидар – професор по инженерство в USC и експерт по квантова корекция на грешки, в сътрудничество с колеги от USC и Университета Джонс Хопкинс. Използвайки два от 127-кубитовите квантови процесори Eagle на IBM, управлявани дистанционно през облака, изследователите се заемат с вариант на „проблема на Саймън“ – математическо предизвикателство за откриване на скрити закономерности, считано за предшественик на алгоритъма за факторизация на Шор.
„Досега имаше демонстрации на по-скромни видове ускорения, като полиномиално ускорение“, обяснява Лидар, „но експоненциалното ускорение е най-драматичният тип ускорение, което очакваме от квантовите компютри.“
Това, което прави постижението особено значимо, е, че ускорението е „безусловно“, т.е. не разчита на непотвърдени предположения за класическите алгоритми. Предишни твърдения за квантово предимство изискваха да се предполага, че няма по-добър класически алгоритъм за сравнение. Разликата в производителността, демонстрирана в това изследване, приблизително се удвоява с всяка допълнителна променлива, създавайки непреодолимо предимство с увеличаване на сложността на задачата.
Екипът преодоля най-голямото предизвикателство пред квантовите изчисления – шумът и грешките – чрез прилагане на няколко усъвършенствани техники, включително „динамично разединяване“, което използва внимателно проектирани импулсни последователности за изолиране на кубитите от шумната им среда. Този метод оказва най-голямо въздействие за демонстриране на квантовото ускорение.
Въпреки че Лидар предупреждава, че „този резултат няма практически приложения извън печеленето на игри с познаване“ и предстои още много работа, преди квантовите компютри да решават реални проблеми, постижението категорично доказва, че квантовите компютри могат да изпълнят теоретичните си обещания. Изследването сочи към бъдеще, в което квантовите изчисления могат да революционизират области като изкуствения интелект, криптографията, откриването на лекарства и материалознанието, като се справят с досега нерешими изчислителни задачи.