В постижение, което експертите наричат „светия граал на квантовите изчисления“, изследователи постигнаха безусловно експоненциално ускорение върху квантов хардуер, като категорично доказаха, че квантовите компютри могат да превъзхождат класическите без теоретични уговорки.
Пробивното изследване, публикувано в Physical Review X на 5 юни 2025 г., е ръководено от професора по инженерство в USC и експерт по корекция на квантови грешки Даниел Лидар. Работейки съвместно с колеги от USC и Johns Hopkins University, екипът на Лидар демонстрира експоненциалното предимство, използвайки два от 127-кубитовите квантови процесори Eagle на IBM, управлявани дистанционно през облака.
Това, което прави постижението особено значимо, е, че ускорението е „безусловно“, тоест не разчита на недоказани предположения. „Досегашните твърдения за ускорение изискваха предположението, че не съществува по-добър класически алгоритъм, с който да се сравнява квантовият алгоритъм“, обяснява Лидар. „Разликата в производителността не може да бъде отменена, защото експоненциалното ускорение, което демонстрирахме, за първи път е безусловно.“
Екипът модифицира проблема на Саймън — математическо предизвикателство, свързано с откриване на скрити закономерности във функции — за реализация върху реален квантов хардуер. Този проблем се счита за предшественик на алгоритъма за факторизация на Шор, който поставя началото на цялата област на квантовите изчисления. За да преодолеят шума и грешките, които обикновено възникват в квантовите системи, изследователите използваха усъвършенствани техники за потискане на грешки, включително динамично разединяване и смекчаване на грешки при измерване.
Въпреки че Лидар предупреждава, че „този резултат няма практически приложения извън спечелването на игри с отгатване“, последиците за изкуствения интелект са значими. С напредъка на квантовите компютри те биха могли драматично да ускорят процесите на машинно обучение, особено при задачи по оптимизация и сложни изчисления, които в момента изискват огромни изчислителни ресурси.
Квантово подобрените AI алгоритми вече показват обещаващи резултати в определени приложения. Последни изследвания демонстрираха, че квантовите техники могат да подобрят kernel-базираното машинно обучение, правейки го по-бързо, по-точно и по-енергийно ефективно от класическите методи. С разрастването на квантовия хардуер тези предимства могат да отключат ново поколение AI възможности, които досега са били непрактични поради изчислителни ограничения.
Постижението категорично демонстрира дългоочакваната способност на квантовите изчисления да осигуряват експоненциално ускорение, отбелязвайки ключова стъпка към практическо квантово предимство в реални приложения.