Kvanttilaskennan merkkipaalu saavutettiin, kun Etelä-Kalifornian yliopiston (USC) ja Johns Hopkinsin yliopiston tutkijat osoittivat alan monien tavoitteleman päämäärän: ehdottoman eksponentiaalisen kvanttilaskennan nopeusetumatkan.
Professori Daniel Lidarin, USC:n Viterbi-professuurin haltijan, johtama ryhmä hyödynsi kahta IBM:n 127-kubittista Eagle-kvanttiprosessoria ratkaistakseen Simonin ongelman muunnelman – matemaattisen haasteen, jota pidetään Shorin faktorisointialgoritmin edeltäjänä. Tulokset julkaistiin Physical Review X -lehdessä 5. kesäkuuta 2025.
"Suorituskykyeroa ei voi enää kumota, koska osoittamamme eksponentiaalinen nopeusetu on ensimmäistä kertaa ehdoton", Lidar selittää. Nopeusedun "ehdottomuus" tarkoittaa, ettei se perustu mihinkään todistamattomiin oletuksiin klassisista algoritmeista, toisin kuin aiemmat kvanttietua koskevat väitteet.
Läpimurron saavuttamiseksi tutkijat ottivat käyttöön kehittyneitä virheidenhallintatekniikoita, kuten dynaamista dekouplointia ja mittausvirheiden korjausta. Näiden menetelmien avulla kvanttikohesio säilyi ja tulosten tarkkuus parani, vaikka nykyiset kvanttilaitteistot ovatkin vielä meluisia.
Eksponentiaalinen nopeusetu tarkoittaa, että kvantti- ja klassisten menetelmien välinen suorituskykyero kaksinkertaistuu suunnilleen jokaisen uuden muuttujan myötä. Kun kvanttiprosessorit jatkavat kehittymistään laadussa ja koossa, tämä etu kasvaa entisestään.
Vaikka Lidar huomauttaa, että "tuloksella ei ole käytännön sovelluksia muuta kuin arvauspelien voittamisessa", osoitus siitä, että kvanttitietokoneet voivat kiistatta ylittää klassiset tietyissä tehtävissä, vahvistaa kvanttilaskennan teoreettisen lupauksen. Tämä avaa oven käytännön sovelluksille, jotka aiemmin olivat vain teoreettisia, ja voi mullistaa aloja kryptografiasta materiaalitieteisiin.
IBM:n 127-kubittinen Eagle-prosessori, joka esiteltiin ensimmäisen kerran vuonna 2021, on merkittävä virstanpylväs kvanttilaitteistojen kehityksessä. Se oli ensimmäinen kvanttiprosessori, joka ylitti 100 kubitin rajan ja siirtyi alueelle, jossa kvanttitiloja ei voi enää luotettavasti simuloida klassisilla tietokoneilla.