V prelomovom úspechu pre kvantové počítanie vedci demonštrovali dlho očakávaný „svätý grál“ tohto odboru – exponenciálne zrýchlenie oproti klasickým počítačom, ktoré nevyžaduje žiadne predpoklady ani výhrady.
Prelomová štúdia, publikovaná v časopise Physical Review X, vznikla pod vedením profesora Daniela Lidara z University of Southern California v spolupráci s kolegami z USC a Johns Hopkins University. Tím využil dva výkonné 127-qubitové kvantové procesory Eagle od IBM na vyriešenie variantu tzv. Simonovho problému – matematickej úlohy považovanej za predchodcu Shorovho faktoračného algoritmu.
„Exponenciálne zrýchlenie je najdramatickejší typ zrýchlenia, aký od kvantových počítačov očakávame,“ vysvetľuje Lidar, ktorý na USC zastáva profesúru Viterbiho v oblasti inžinierstva. To, čo robí tento úspech mimoriadne významným, je fakt, že zrýchlenie je „nepodmienené“ – teda nezávisí od žiadnych neoverených predpokladov o klasických algoritmoch.
Vedci prekonali najväčšiu prekážku kvantového počítania – šum, teda výpočtové chyby – implementáciou sofistikovaných techník zmierňovania chýb. Patrili medzi ne dynamické odlučovanie, optimalizácia transpilačných procesov a zmierňovanie chýb pri meraní, vďaka čomu kvantové procesory udržali koherenciu dostatočne dlho na dokončenie výpočtov.
Hoci Lidar upozorňuje, že táto konkrétna demonštrácia zatiaľ nemá okamžité praktické využitie mimo špeciálnych problémov, pevne potvrdzuje teoretický prísľub kvantového počítania. „Toto oddelenie výkonu už nemožno zvrátiť, pretože exponenciálne zrýchlenie, ktoré sme demonštrovali, je po prvýkrát nepodmienené,“ poznamenáva.
Tento úspech prichádza v čase, keď IBM pokračuje v rozvoji svojej kvantovej stratégie a nedávno oznámila plány na vybudovanie veľkokapacitného, odolného kvantového počítača do roku 2029. Spoločnosť vyvinula nový systém korekcie chýb s názvom kvantové kódy s nízkou hustotou paritných kontrol (qLDPC), ktoré by mohli dramaticky znížiť potrebné zdroje pre praktické kvantové počítanie.
Pre oblasť umelej inteligencie a výpočtovej techniky tento prelom signalizuje, že kvantové počítanie sa posúva od teoretického potenciálu k praktickej realite. Ako budú kvantové systémy ďalej rásť a miera chýb klesať, sľubujú exponenciálne rýchlejšie spracovanie pre komplexné AI modely, optimalizačné úlohy a simulácie, ktoré zostávajú pre klasické počítače neriešiteľné.