Quantinuum v novém testu prokázal exponenciální kvantovou převahu

Výzkumný tým vedený společností Quantinuum ↗ 25.99% prokázal, že kvantový počítač dokáže exponenciálně překonat jakoukoli klasickou strategii v nově navrženém testu, přičemž propast mezi nimi se s rostoucí náročností úloh zvětšuje. Výsledky, publikované v úterý v Nature Communications, nabízejí to, co výzkumníci popisují jako "bezpodmínečné a exponenciálně velké narušení klasického chování" – zjištění, které nespoléhá na neprokázané matematické předpoklady.nature+1

Experiment se soustředí na "hru s doplňkovým vzorkováním" (complement sampling game), ve které rozhodčí tajně rozdělí všechny možné odpovědi na problém do dvou stejných skupin. Počítač obdrží jednu odpověď z první skupiny a musí vytvořit odpověď ze druhé. Klasický počítač nemá téměř žádné užitečné informace, se kterými by mohl pracovat, a jeho šance na úspěch s rostoucím problémem exponenciálně klesají. Kvantový počítač naproti tomu dokáže udržet celou sadu možností v superpozici a transformovat ji na její doplněk ještě před změřením odpovědi.thequantuminsider

Zvětšování propasti na skutečném hardwaru

Během testování hry na procesorech H2 s uvězněnými ionty od společnosti Quantinuum tým vyzkoušel tisíce různých obvodů s využitím až 55 fyzických qubitů a bitových řetězců o délce až 37 bitů. U všech testovaných velikostí kvantový systém skóroval nad matematicky prokázaným stropem pro klasické strategie. U největšího 37bitového problému teoretický rozdíl mezi kvantovým a klasickým výkonem přesáhl 137 miliard ku jedné. Pozorované výsledky těsně sledovaly vzorec předpovězený optimální kvantovou strategií, ačkoliv šum způsobil určité odchylky u největších obvodů.phys+1

Čím se tento test liší

Předchozí demonstrace kvantové výhody, jako je vzorkování náhodných obvodů, obvykle závisely na předpokladech o výpočetní náročnosti, které zůstávají neprokázané. Ověření takových výsledků může také vyžadovat neúměrně drahé klasické simulace. Hra s doplňkovým vzorkováním se oběma problémům vyhýbá: strop klasického výkonu je odvozen z matematického důkazu a výsledky může efektivně zkontrolovat klasický počítač.newsminimalist+2

Výzkumníci varovali, že experiment nezakládá univerzální kvantovou výhodu ani neprokazuje okamžité komerční využití. Hlavní demonstrace také předpokládala, že proces přípravy stavu rozhodčím je důvěryhodný, a umístění rozhodčího i hráče na stejný procesor ponechalo prostor pro budoucí, přísnější testy mezi fyzicky oddělenými kvantovými počítači propojenými kvantovým komunikačním kanálem.thequantuminsider

Pohled do budoucna

Škálování hry na větší velikosti problémů bude podle studie pravděpodobně vyžadovat kvantové počítače odolné vůči chybám, které jsou schopny opravovat chyby během výpočtu. Tým, jehož součástí jsou Marcello Benedetti, Gabriel Marin-Sanchez, Jordi Weggemans, Matthias Rosenkranz a Harry Buhrman, nechal otevřenou otázku, zda by související hra mohla vytvořit ještě větší, super-exponenciální oddělení mezi kvantovými a klasickými strategiemi.thequantuminsider