V prelomovom úspechu pre oblasť kvantových počítačov výskumníci z University of Southern California a Johns Hopkins University demonštrovali to, čo mnohí považujú za svätý grál odboru: bezpodmienečné exponenciálne zrýchlenie kvantových počítačov.
Tím vedený profesorom Danielom Lidarom, držiteľom Viterbiho profesúry na USC, využil dva 127-kubitové kvantové procesory Eagle od IBM na vyriešenie variantu Simonovho problému – matematickej úlohy považovanej za predchodcu Shorovho algoritmu na faktorizáciu. Ich výsledky boli publikované v časopise Physical Review X 5. júna 2025.
„Toto oddelenie výkonu nemožno zvrátiť, pretože exponenciálne zrýchlenie, ktoré sme demonštrovali, je po prvýkrát bezpodmienečné,“ vysvetľuje Lidar. To, čo robí toto zrýchlenie „bezpodmienečným“, je skutočnosť, že sa nezakladá na žiadnych neoverených predpokladoch o klasických algoritmoch, na rozdiel od predchádzajúcich tvrdení o kvantovej výhode.
Aby výskumníci dosiahli tento prelom, implementovali sofistikované techniky zmierňovania chýb, vrátane dynamického oddelenia a korekcie chýb merania. Tieto metódy pomohli udržať kvantovú koherenciu a zvýšiť presnosť výsledkov napriek prirodzenému šumu v súčasnom kvantovom hardvéri.
Exponenciálne zrýchlenie znamená, že rozdiel vo výkone medzi kvantovými a klasickými prístupmi sa približne zdvojnásobuje s každou ďalšou premennou v probléme. Ako sa kvantové procesory budú naďalej zlepšovať v kvalite a rozsahu, tento náskok sa bude ešte viac prehlbovať.
Lidar síce upozorňuje, že „tento výsledok nemá praktické využitie okrem vyhrávania hádacích hier“, no demonštrácia dokazuje, že kvantové počítače môžu v určitých úlohách jednoznačne prekonať klasické. Toto potvrdenie teoretického prísľubu kvantových počítačov otvára dvere praktickým aplikáciám, ktoré boli doteraz len teoretické, a môže potenciálne revolučne zmeniť oblasti od kryptografie po materiálové vedy.
127-kubitový procesor Eagle od IBM, predstavený v roku 2021, predstavuje kľúčový míľnik vo vývoji kvantového hardvéru. Bol to prvý kvantový procesor, ktorý prekonal hranicu 100 kubitov a vstúpil do oblasti, kde kvantové stavy už nemožno spoľahlivo simulovať na klasických počítačoch.