In een baanbrekende prestatie voor quantumcomputing hebben onderzoekers van de University of Southern California en Johns Hopkins University bereikt wat velen als de heilige graal van het vakgebied beschouwen: een onvoorwaardelijke exponentiële versnelling door quantumcomputers.
Het team, geleid door professor Daniel Lidar, houder van de Viterbi-leerstoel in Engineering aan USC, gebruikte twee van IBM’s 127-qubit Eagle-quantumprocessors om een variant van Simon’s probleem op te lossen—een wiskundige uitdaging die wordt gezien als de voorloper van Shor’s factorisatie-algoritme. Hun resultaten werden op 5 juni 2025 gepubliceerd in Physical Review X.
“Het prestatieverschil kan niet worden teruggedraaid, omdat de exponentiële versnelling die we hebben aangetoond, voor het eerst onvoorwaardelijk is,” legt Lidar uit. Wat deze versnelling ‘onvoorwaardelijk’ maakt, is dat deze niet afhankelijk is van onbewezen aannames over klassieke algoritmen, in tegenstelling tot eerdere claims over quantumvoordeel.
Om deze doorbraak te bereiken, implementeerden de onderzoekers geavanceerde foutonderdrukkingstechnieken, waaronder dynamische decoupling en correctie van meetfouten. Deze methoden hielpen om de quantumcoherentie te behouden en de nauwkeurigheid van de resultaten te verbeteren, ondanks de inherente ruis in huidige quantumhardware.
De exponentiële versnelling betekent dat het prestatieverschil tussen quantum- en klassieke benaderingen ongeveer verdubbelt bij elke extra variabele in het probleem. Naarmate quantumprocessors in kwaliteit en schaal blijven verbeteren, zal dit voordeel alleen maar duidelijker worden.
Hoewel Lidar waarschuwt dat “dit resultaat geen praktische toepassingen heeft buiten het winnen van raadspelletjes,” bewijst de demonstratie dat quantumcomputers klassieke computers definitief kunnen overtreffen bij bepaalde taken. Deze bevestiging van de theoretische belofte van quantumcomputing opent de deur naar praktische toepassingen die tot nu toe slechts theoretisch waren, en kan vakgebieden van cryptografie tot materiaalkunde revolutioneren.
IBM’s 127-qubit Eagle-processor, die in 2021 werd geïntroduceerd, vormt een belangrijke mijlpaal in de ontwikkeling van quantumhardware. Het was de eerste quantumprocessor die de grens van 100 qubits doorbrak en het domein betrad waarin quantumtoestanden niet langer betrouwbaar op klassieke computers gesimuleerd kunnen worden.