În ceea ce experții numesc „Sfântul Graal” al calculului cuantic, cercetătorii au demonstrat în sfârșit o accelerare exponențială necondiționată față de computerele clasice, împlinind o promisiune teoretică care a existat până acum doar pe hârtie.
Descoperirea aparține unei echipe conduse de Daniel Lidar, profesor de inginerie la USC și expert în corectarea erorilor cuantice, care a colaborat cu specialiști de la USC și Universitatea Johns Hopkins. Folosind două dintre procesoarele cuantice Eagle de 127 de qubiți ale IBM, operate de la distanță prin cloud, cercetătorii au abordat o variație a „problemei lui Simon” – o provocare matematică ce implică găsirea unor tipare ascunse, considerată un precursor al algoritmului de factorizare al lui Shor.
„Au mai existat demonstrații ale unor tipuri mai modeste de accelerări, precum accelerarea polinomială”, explică Lidar, „dar o accelerare exponențială este cel mai dramatic tip de progres pe care îl așteptăm de la computerele cuantice.”
Ceea ce face această realizare deosebit de importantă este faptul că accelerarea este „necondiționată”, adică nu se bazează pe nicio presupunere neconfirmată despre algoritmii clasici. Afirmațiile anterioare privind avantajul cuantic necesitau presupunerea că nu există un algoritm clasic mai bun pentru comparație. Diferența de performanță demonstrată în această cercetare se dublează aproximativ cu fiecare variabilă suplimentară, creând un avantaj de netrecut pe măsură ce complexitatea problemei crește.
Echipa a depășit cea mai mare provocare a calculului cuantic – zgomotul și erorile – aplicând mai multe tehnici sofisticate, inclusiv „decuplarea dinamică”, care utilizează secvențe de impulsuri atent concepute pentru a izola qubiții de mediul lor zgomotos. Această metodă a avut cel mai dramatic impact în demonstrarea accelerării cuantice.
Deși Lidar avertizează că „acest rezultat nu are aplicații practice dincolo de câștigarea unor jocuri de ghicit”, și că mai este mult de lucru până când computerele cuantice vor rezolva probleme din lumea reală, realizarea confirmă ferm că acestea pot livra ceea ce promit teoretic. Cercetarea indică un viitor în care calculul cuantic ar putea revoluționa domenii precum inteligența artificială, criptografia, descoperirea de medicamente și știința materialelor, abordând probleme computaționale considerate până acum de nerezolvat.