I hvad eksperter kalder kvantecomputingens 'hellige gral', har forskere endelig demonstreret en ubetinget eksponentiel hastighedsforøgelse i forhold til klassiske computere, og dermed indfriet et teoretisk løfte, der indtil nu kun har eksisteret på papiret.
Gennembruddet kom fra et hold ledet af Daniel Lidar, professor i ingeniørvidenskab ved USC og ekspert i kvantefejlretning, i samarbejde med kollegaer fra USC og Johns Hopkins University. Ved at bruge to af IBMs 127-qubit Eagle kvanteprocessorer, som blev betjent eksternt via skyen, løste forskerne en variant af 'Simons problem' – en matematisk udfordring, der handler om at finde skjulte mønstre og anses for at være en forløber for Shors faktoreringsalgoritme.
"Der har tidligere været demonstrationer af mere beskedne former for hastighedsforøgelse, såsom en polynomiel forøgelse," forklarer Lidar, "men en eksponentiel hastighedsforøgelse er den mest markante type, vi forventer at se fra kvantecomputere."
Det, der gør denne præstation særligt betydningsfuld, er, at hastighedsforøgelsen er "ubetinget", hvilket betyder, at den ikke afhænger af ubeviste antagelser om klassiske algoritmer. Tidligere påstande om kvantefordel krævede, at man antog, at der ikke fandtes bedre klassiske algoritmer til sammenligning. Den præstationsforskel, der blev demonstreret i denne forskning, fordobles omtrent for hver ekstra variabel, hvilket skaber en uoverstigelig fordel, efterhånden som problemets kompleksitet vokser.
Holdet overvandt kvantecomputingens største udfordring – støj og fejl – ved at anvende flere avancerede teknikker, herunder "dynamisk frakobling", som bruger nøje designede pulsmønstre til at isolere qubits fra deres støjende omgivelser. Denne metode havde den mest markante effekt på at demonstrere kvantehastighedsforøgelsen.
Selvom Lidar påpeger, at "dette resultat ikke har praktiske anvendelser ud over at vinde gættelege", og at der stadig er lang vej, før kvantecomputere kan løse virkelige problemer, slår præstationen fast, at kvantecomputere kan indfri deres teoretiske løfte. Forskningen peger mod en fremtid, hvor kvantecomputere kan revolutionere områder som kunstig intelligens, kryptografi, lægemiddeludvikling og materialeforskning ved at løse hidtil uløselige beregningsproblemer.