W przełomowym osiągnięciu dla informatyki kwantowej, naukowcy z University of Southern California oraz Johns Hopkins University zademonstrowali to, co wielu uważa za świętego Graala tej dziedziny: bezwarunkowe wykładnicze przyspieszenie kwantowe.
Zespół pod kierownictwem profesora Daniela Lidara, posiadacza katedry Viterbi na USC, wykorzystał dwa procesory kwantowe IBM Eagle z 127 kubitami do rozwiązania wariacji problemu Simona — matematycznego wyzwania uznawanego za prekursora algorytmu faktoryzacji Shora. Wyniki badań zostały opublikowane w Physical Review X 5 czerwca 2025 roku.
„Tego rozdziału wydajności nie da się odwrócić, ponieważ wykładnicze przyspieszenie, które zademonstrowaliśmy, jest po raz pierwszy bezwarunkowe” — wyjaśnia Lidar. To, co czyni to przyspieszenie „bezwarunkowym”, to fakt, że nie opiera się ono na żadnych nieudowodnionych założeniach dotyczących algorytmów klasycznych, w przeciwieństwie do wcześniejszych twierdzeń o przewadze komputerów kwantowych.
Aby osiągnąć ten przełom, badacze wdrożyli zaawansowane techniki łagodzenia błędów, w tym dynamiczne rozprzęganie oraz korekcję błędów pomiarowych. Metody te pozwoliły utrzymać koherencję kwantową i poprawić dokładność wyników mimo hałasu obecnego w obecnych urządzeniach kwantowych.
Wykładnicze przyspieszenie oznacza, że różnica wydajności między podejściami kwantowymi a klasycznymi podwaja się mniej więcej z każdym kolejnym zmiennym w problemie. W miarę jak procesory kwantowe będą się rozwijać pod względem jakości i skali, ta przewaga będzie się tylko pogłębiać.
Chociaż Lidar zastrzega, że „to osiągnięcie nie ma praktycznych zastosowań poza wygrywaniem gier w zgadywanie”, demonstracja ta dowodzi, że komputery kwantowe mogą definitywnie przewyższać klasyczne w określonych zadaniach. To potwierdzenie teoretycznych podstaw informatyki kwantowej otwiera drogę do praktycznych zastosowań, które dotąd pozostawały jedynie teorią, potencjalnie rewolucjonizując dziedziny od kryptografii po naukę o materiałach.
Procesor IBM Eagle z 127 kubitami, wprowadzony po raz pierwszy w 2021 roku, stanowił kluczowy kamień milowy w rozwoju sprzętu kwantowego. Był to pierwszy procesor kwantowy, który przekroczył barierę 100 kubitów, wchodząc w obszar, w którym stanów kwantowych nie da się już wiarygodnie symulować na komputerach klasycznych.