U onome što stručnjaci nazivaju 'svetim gralom' kvantnog računarstva, istraživači su napokon demonstrirali bezuvjetno eksponencijalno ubrzanje u odnosu na klasična računala, ispunjavajući tako teorijsko obećanje koje je dosad postojalo samo na papiru.
Do ovog proboja došao je tim pod vodstvom Daniela Lidara, profesora inženjerstva na USC-u i stručnjaka za kvantnu korekciju pogrešaka, u suradnji s kolegama s USC-a i Sveučilišta Johns Hopkins. Koristeći dva IBM-ova kvantna procesora Eagle sa 127 kubita, kojima su pristupali na daljinu putem oblaka, istraživači su rješavali varijaciju 'Simonovog problema' – matematičkog izazova koji uključuje pronalaženje skrivenih obrazaca i smatra se pretečom Shorovog algoritma za faktorizaciju.
"Ranije su demonstrirana skromnija ubrzanja, poput polinomnog ubrzanja," objašnjava Lidar, "ali eksponencijalno ubrzanje je najdramatičniji tip ubrzanja koji očekujemo od kvantnih računala."
Ono što ovo postignuće čini posebno značajnim jest činjenica da je ubrzanje 'bezuvjetno', što znači da ne ovisi o neprovjerenim pretpostavkama o klasičnim algoritmima. Prethodne tvrdnje o kvantnoj prednosti zahtijevale su pretpostavku da ne postoji bolji klasični algoritam za usporedbu. Razlika u performansama prikazana u ovom istraživanju otprilike se udvostručuje sa svakom dodatnom varijablom, stvarajući nepremostivu prednost kako složenost problema raste.
Tim je prevladao najveći izazov kvantnog računarstva – šum i pogreške – primjenom nekoliko sofisticiranih tehnika, uključujući 'dinamičko razdvajanje' (dynamical decoupling), koje koristi pažljivo dizajnirane sekvence impulsa za izolaciju kubita od bučnog okruženja. Ova metoda imala je najdramatičniji učinak na demonstraciju kvantnog ubrzanja.
Iako Lidar upozorava da "ovaj rezultat nema praktične primjene osim u igri pogađanja" i da je potrebno još mnogo rada prije nego što kvantna računala počnu rješavati stvarne probleme, ovo postignuće čvrsto potvrđuje da kvantna računala mogu ispuniti svoja teorijska obećanja. Istraživanje ukazuje na budućnost u kojoj bi kvantno računarstvo moglo revolucionirati područja poput umjetne inteligencije, kriptografije, otkrivanja lijekova i znanosti o materijalima, rješavajući računske probleme koji su dosad bili nerješivi.