Kvantdatorer kan överträffa klassiska datorer när det gäller att svara på praktiska frågor inom två år, enligt ett nytt experiment utfört av IBM. Demonstrationen antyder att äkta kvantöverlägsenhet, när kvantdatorer tar över klassiska digitala, kan komma överraskande snart.
"De här maskinerna kommer", sa Sabrina Maniscalco, VD för den Helsingfors-baserade kvantdatorstartupen Algorithmiq, i en intervju med Nature News.
I en ny studie som publicerades i onsdags använde forskare IBM:s kvantdator, känd som Eagle, för att simulera de magnetiska egenskaperna hos verkligt material snabbare än en klassisk dator kan göra. Detta uppnåddes tack vare användningen av en speciell felreduktionsprocess som kompenserade för brus, en grundläggande nackdel med kvantdatorer.
Traditionella datorer baserade på kiselchips förlitar sig på "bitar" som bara kan anta ett av två värden: 0 eller 1.
Däremot använder kvantdatorer kvantbitar, eller qubits, som kan få många tillstånd samtidigt. Qubits förlitar sig på kvantfenomen som superposition, där en partikel kan existera i flera tillstånd samtidigt, och kvantintrassling, där tillstånden för avlägsna partiklar kan kopplas ihop på ett sådant sätt att en förändring av en av dem omedelbart ändrar en annan. I teorin tillåter detta qubits att utföra beräkningar mycket snabbare och parallellt, saker som digitala bitar skulle göra långsamt och sekventiellt.
Men historiskt sett har kvantdatorer haft en akilleshäl: Kvanttillstånden för qubits är otroligt känsliga, och även den minsta yttre påverkan kan permanent förändra deras tillstånd – och därför informationen de bär på. Detta gör kvantdatorer mycket felbenägna eller "bullriga".
I ett nytt proof-of-principe-experiment beräknade superdatorn Eagle på 127 qubit, som använder qubits byggda på supraledande kretsar, det fullständiga magnetiska tillståndet för en tvådimensionell fast substans. Forskarna mätte sedan noggrant bruset som producerades av var och en av qubitarna. Det visar sig att vissa faktorer, såsom defekter i superdatormaterialet, på ett tillförlitligt sätt kan förutsäga bruset som genereras i varje qubit. Teamet använde sedan dessa förutsägelser för att modellera hur resultaten skulle se ut utan det bruset.
Påståenden om kvantöverlägsenhet har dykt upp tidigare: 2019 hävdade Googles forskare att företagets kvantdator, känd som Sycamore, löste ett problem på 200 sekunder som skulle ha tagit en vanlig dator 10 000 år. Men problemet han löste – i huvudsak att spotta ut en enorm lista med slumpmässiga siffror och sedan kontrollera deras noggrannhet – hade ingen praktisk tillämpning.
Däremot tar IBMs nya demonstration upp ett verkligt – om än mycket förenklat – fysiskt problem.
"Det är uppmuntrande att det kommer att fungera i andra system och mer komplexa algoritmer", säger John Martinis, fysiker vid University of California, Santa Barbara, som uppnådde resultatet. Google 2019, i en intervju med Nature News.
Läs också: