Οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να ξεπεράσουν τους κλασικούς υπολογιστές στην απάντηση πρακτικών ερωτήσεων εντός δύο ετών, σύμφωνα με ένα νέο πείραμα που διεξήγαγε η IBM. Η επίδειξη υπονοεί ότι η πραγματική κβαντική υπεροχή, όταν οι κβαντικοί υπολογιστές ξεπερνούν τους κλασικούς ψηφιακούς, θα μπορούσε να έρθει εκπληκτικά σύντομα.
«Αυτές οι μηχανές έρχονται», είπε η Sabrina Maniscalco, Διευθύνουσα Σύμβουλος της εκκίνησης κβαντικών υπολογιστών Algorithmiq με έδρα το Ελσίνκι, σε συνέντευξή της στο Nature News.
Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε την περασμένη Τετάρτη, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τον κβαντικό υπολογιστή της IBM, γνωστό ως Eagle, για να προσομοιώσουν τις μαγνητικές ιδιότητες του πραγματικού υλικού πιο γρήγορα από ό,τι ένας κλασικός υπολογιστής. Αυτό επιτεύχθηκε χάρη στη χρήση μιας ειδικής διαδικασίας μείωσης σφαλμάτων που αντιστάθμιζε τον θόρυβο - ένα θεμελιώδες μειονέκτημα των κβαντικών υπολογιστών.
Οι παραδοσιακοί υπολογιστές που βασίζονται σε τσιπ πυριτίου βασίζονται σε «bits» που μπορούν να λάβουν μόνο μία από τις δύο τιμές: 0 ή 1.
Αντίθετα, οι κβαντικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν κβαντικά bit ή qubits, τα οποία μπορούν να αποκτήσουν πολλές καταστάσεις ταυτόχρονα. Τα qubit βασίζονται σε κβαντικά φαινόμενα, όπως η υπέρθεση, όπου ένα σωματίδιο μπορεί να υπάρχει σε πολλές καταστάσεις ταυτόχρονα, και η κβαντική εμπλοκή, όπου οι καταστάσεις των απομακρυσμένων σωματιδίων μπορούν να συνδεθούν με τέτοιο τρόπο ώστε η αλλαγή ενός από αυτά να αλλάξει αμέσως ένα άλλο. Θεωρητικά, αυτό επιτρέπει στα qubits να εκτελούν υπολογισμούς πολύ πιο γρήγορα και παράλληλα, πράγματα που τα ψηφιακά bit θα έκαναν αργά και διαδοχικά.
Αλλά ιστορικά, οι κβαντικοί υπολογιστές είχαν μια αχίλλειο πτέρνα: Οι κβαντικές καταστάσεις των qubits είναι απίστευτα λεπτές και ακόμη και η παραμικρή εξωτερική επιρροή μπορεί να αλλάξει μόνιμα την κατάστασή τους – και επομένως τις πληροφορίες που μεταφέρουν. Αυτό κάνει τους κβαντικούς υπολογιστές πολύ επιρρεπείς σε σφάλματα ή «θορυβώδεις».
Σε ένα νέο πείραμα απόδειξης της αρχής, ο υπερυπολογιστής Eagle των 127 qubit, ο οποίος χρησιμοποιεί qubits κατασκευασμένα σε υπεραγώγιμα κυκλώματα, υπολόγισε την πλήρη μαγνητική κατάσταση ενός δισδιάστατου στερεού. Οι ερευνητές στη συνέχεια μέτρησαν προσεκτικά τον θόρυβο που παράγεται από κάθε ένα από τα qubits. Αποδεικνύεται ότι ορισμένοι παράγοντες, όπως ελαττώματα στο υλικό του υπερυπολογιστή, μπορούν να προβλέψουν αξιόπιστα τον θόρυβο που δημιουργείται σε κάθε qubit. Στη συνέχεια, η ομάδα χρησιμοποίησε αυτές τις προβλέψεις για να μοντελοποιήσει πώς θα έμοιαζαν τα αποτελέσματα χωρίς αυτόν τον θόρυβο.
Ισχυρισμοί κβαντικής υπεροχής έχουν εμφανιστεί στο παρελθόν: Το 2019, οι επιστήμονες της Google ισχυρίστηκαν ότι ο κβαντικός υπολογιστής της εταιρείας, γνωστός ως Sycamore, έλυσε ένα πρόβλημα σε 200 δευτερόλεπτα που θα χρειαζόταν ένας συνηθισμένος υπολογιστής 10 χρόνια. Αλλά το πρόβλημα που έλυσε - ουσιαστικά φτύνοντας μια τεράστια λίστα τυχαίων αριθμών και στη συνέχεια ελέγχοντας την ακρίβειά τους - δεν είχε πρακτική εφαρμογή.
Αντίθετα, η νέα επίδειξη της IBM αντιμετωπίζει ένα πραγματικό —αν και εξαιρετικά απλοποιημένο— φυσικό πρόβλημα.
«Είναι ενθαρρυντικό ότι θα λειτουργήσει σε άλλα συστήματα και πιο σύνθετους αλγόριθμους», δήλωσε ο John Martinis, φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Santa Barbara, ο οποίος πέτυχε το αποτέλεσμα. Google 2019, σε μια συνέντευξη στο Nature News.
Διαβάστε επίσης: