In een baanbrekende prestatie voor quantumcomputing hebben onderzoekers de langgezochte ‘heilige graal’ van het vakgebied aangetoond: een exponentiële versnelling ten opzichte van klassieke computers, zonder aannames of kanttekeningen.
De doorbraakstudie, gepubliceerd in Physical Review X, werd geleid door professor Daniel Lidar van de University of Southern California, in samenwerking met collega’s van USC en Johns Hopkins University. Het team gebruikte twee van IBM’s krachtige 127-qubit Eagle-quantumprocessors om een variant van ‘Simon’s probleem’ op te lossen, een wiskundige puzzel die wordt gezien als de voorloper van Shor’s factorisatie-algoritme.
“Een exponentiële versnelling is het meest dramatische type versnelling dat we van quantumcomputers verwachten,” legt Lidar uit, die de Viterbi-leerstoel in Engineering aan USC bekleedt. Wat deze prestatie bijzonder maakt, is dat de versnelling ‘onvoorwaardelijk’ is – het hangt dus niet af van onbewezen aannames over klassieke algoritmen.
De onderzoekers overwonnen het grootste obstakel van quantumcomputers – ruis, oftewel rekenfouten – door geavanceerde foutonderdrukkingstechnieken toe te passen. Deze omvatten dynamische ontkoppeling, optimalisatie van transpileerprocessen en het beperken van meetfouten, waardoor de quantumprocessors lang genoeg coherentie konden behouden om de berekeningen af te ronden.
Hoewel Lidar waarschuwt dat deze specifieke demonstratie op korte termijn geen directe praktische toepassingen heeft buiten gespecialiseerde problemen, bevestigt het wel onomstotelijk de theoretische belofte van quantumcomputing. “Het prestatieverschil kan niet worden teruggedraaid, want de exponentiële versnelling die we hebben aangetoond is, voor het eerst, onvoorwaardelijk,” aldus Lidar.
Deze prestatie komt op het moment dat IBM zijn quantum-roadmap blijft uitbreiden en onlangs plannen aankondigde om tegen 2029 een grootschalige, fouttolerante quantumcomputer te bouwen. Het bedrijf heeft een nieuw foutcorrectieschema ontwikkeld, quantum low-density parity check (qLDPC)-codes, dat het aantal benodigde middelen voor praktische quantumcomputing drastisch kan verminderen.
Voor AI en computationele wetenschappen betekent deze doorbraak dat quantumcomputing de overstap maakt van theoretisch potentieel naar praktische realiteit. Naarmate quantumcomputers verder opschalen en foutpercentages dalen, beloven ze exponentieel snellere verwerking voor complexe AI-modellen, optimalisatieproblemen en simulaties die voor klassieke computers onoplosbaar blijven.