Kvantedatamaskiner kan utkonkurrere klassiske datamaskiner når det gjelder å svare på praktiske spørsmål innen to år, ifølge et nytt eksperiment utført av IBM. Demonstrasjonen antyder at ekte kvanteoverlegenhet, når kvantedatamaskiner overgår klassiske digitale, kan komme overraskende snart.
"Disse maskinene kommer," sa Sabrina Maniscalco, administrerende direktør for den Helsingfors-baserte kvantedatabehandlingsoppstarten Algorithmiq, i et intervju med Nature News.
I en ny studie publisert forrige onsdag brukte forskere IBMs kvantedatamaskin, kjent som Eagle, for å simulere de magnetiske egenskapene til ekte materiale raskere enn en klassisk datamaskin kan gjøre. Dette ble oppnådd takket være bruken av en spesiell feilreduksjonsprosess som kompenserte for støy - en grunnleggende ulempe med kvantedatamaskiner.
Tradisjonelle datamaskiner basert på silisiumbrikker er avhengige av "biter" som bare kan ha en av to verdier: 0 eller 1.
I kontrast bruker kvantedatamaskiner kvantebiter, eller qubits, som kan skaffe seg mange tilstander samtidig. Qubits er avhengige av kvantefenomener som superposisjon, der en partikkel kan eksistere i flere tilstander samtidig, og kvanteforviklinger, hvor tilstandene til fjerne partikler kan kobles sammen på en slik måte at endring av en av dem umiddelbart endrer en annen. I teorien lar dette qubits utføre beregninger mye raskere og parallelt, ting som digitale biter ville gjort sakte og sekvensielt.
Men historisk sett har kvantedatamaskiner hatt en akilleshæl: Kvantetilstandene til qubits er utrolig delikate, og selv den minste ytre påvirkning kan permanent endre tilstanden deres – og derfor informasjonen de bærer på. Dette gjør kvantedatamaskiner svært utsatt for feil eller "støyende".
I et nytt proof-of-princip-eksperiment beregnet 127-qubit Eagle-superdatamaskinen, som bruker qubits bygget på superledende kretser, den komplette magnetiske tilstanden til et todimensjonalt fast stoff. Forskerne målte deretter nøye støyen produsert av hver av qubitene. Det viser seg at visse faktorer, som defekter i superdatamaskinmaterialet, pålitelig kan forutsi støyen som genereres i hver qubit. Teamet brukte deretter disse spådommene til å modellere hvordan resultatene ville se ut uten den støyen.
Påstander om kvanteoverlegenhet har dukket opp før: I 2019 hevdet Google-forskere at selskapets kvantedatamaskin, kjent som Sycamore, løste et problem på 200 sekunder som ville tatt en vanlig datamaskin 10 000 år. Men problemet han løste – i hovedsak å spytte ut en enorm liste med tilfeldige tall og deretter sjekke nøyaktigheten deres – hadde ingen praktisk anvendelse.
I motsetning til dette tar IBMs nye demonstrasjon opp et reelt – om enn svært forenklet – fysisk problem.
"Det er oppmuntrende at det vil fungere i andre systemer og mer komplekse algoritmer," sa John Martinis, fysiker ved University of California, Santa Barbara, som oppnådde resultatet. Google 2019, i et intervju med Nature News.
Les også: