Вехой в развитии квантовых вычислений стало достижение исследователей из Университета Южной Калифорнии и Университета Джонса Хопкинса, которые реализовали то, что многие считают «святым Граалем» отрасли: безусловное экспоненциальное ускорение квантовых вычислений.
Команда под руководством профессора Даниэля Лидара, обладателя профессорской кафедры Витерби в области инженерии в USC, использовала два 127-кубитных квантовых процессора Eagle от IBM для решения вариации задачи Саймона — математической задачи, считающейся предшественником алгоритма факторизации Шора. Результаты были опубликованы в журнале Physical Review X 5 июня 2025 года.
«Разделение в производительности необратимо, потому что экспоненциальное ускорение, которое мы продемонстрировали, впервые является безусловным», — объясняет Лидар. Безусловность ускорения заключается в том, что оно не опирается на недоказанные предположения о классических алгоритмах, в отличие от предыдущих заявлений о квантовом превосходстве.
Для достижения этого прорыва исследователи применили сложные методы коррекции ошибок, включая динамическое развязывание и коррекцию ошибок измерения. Эти подходы позволили сохранить квантовую когерентность и повысить точность результатов несмотря на присущий современному квантовому оборудованию шум.
Экспоненциальное ускорение означает, что разрыв в производительности между квантовыми и классическими подходами примерно удваивается с каждым новым переменным в задаче. По мере роста качества и масштабов квантовых процессоров это преимущество будет становиться всё более заметным.
Хотя Лидар отмечает, что «этот результат не имеет практических приложений, кроме выигрыша в угадывательных играх», демонстрация доказывает, что квантовые компьютеры могут однозначно превосходить классические для определённых задач. Это подтверждение теоретических возможностей квантовых вычислений открывает путь к практическим приложениям, которые ранее оставались лишь гипотетическими, и потенциально способно революционизировать такие области, как криптография и материаловедение.
127-кубитный процессор Eagle от IBM, впервые представленный в 2021 году, стал важной вехой в развитии квантового оборудования. Это был первый квантовый процессор, преодолевший рубеж в 100 кубитов, выйдя в область, где квантовые состояния невозможно достоверно моделировать на классических компьютерах.