Η Quantinuum αποδεικνύει εκθετικό κβαντικό πλεονέκτημα σε νέα δοκιμή

Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής την Quantinuum ↗ 25.99% απέδειξε ότι ένας κβαντικός υπολογιστής μπορεί να ξεπεράσει εκθετικά οποιαδήποτε κλασική στρατηγική σε μια νέα δοκιμή, με το χάσμα μεταξύ των δύο να μεγαλώνει καθώς αυξάνεται η κλίμακα των προβλημάτων. Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν την Τρίτη στο Nature Communications, προσφέρουν αυτό που οι ερευνητές περιγράφουν ως "άνευ όρων και εκθετικά μεγάλη παραβίαση της κλασικότητας" — ένα εύρημα που δεν βασίζεται σε αναπόδεικτες μαθηματικές υποθέσεις.nature+1

Το πείραμα επικεντρώνεται στο "παιχνίδι δειγματοληψίας συμπληρώματος", στο οποίο ένας διαιτητής χωρίζει κρυφά όλες τις πιθανές απαντήσεις σε ένα πρόβλημα σε δύο ίσες ομάδες. Ένας υπολογιστής λαμβάνει μία απάντηση από την πρώτη ομάδα και πρέπει να παράγει μια απάντηση από τη δεύτερη. Ένας κλασικός υπολογιστής δεν έχει σχεδόν καμία χρήσιμη πληροφορία για να εργαστεί και οι πιθανότητες επιτυχίας του μειώνονται εκθετικά καθώς το πρόβλημα μεγαλώνει. Αντίθετα, ένας κβαντικός υπολογιστής μπορεί να διατηρήσει ένα ολόκληρο σύνολο πιθανοτήτων σε υπέρθεση και να το μετατρέψει στο συμπλήρωμά του πριν μετρήσει μια απάντηση.thequantuminsider

Διεύρυνση του χάσματος σε πραγματικό υλικό

Εκτελώντας το παιχνίδι στους επεξεργαστές παγιδευμένων ιόντων H2 της Quantinuum, η ομάδα δοκίμασε χιλιάδες ξεχωριστά κυκλώματα χρησιμοποιώντας έως και 55 φυσικά qubits και συμβολοσειρές bit μήκους έως 37 bit. Σε κάθε μέγεθος που δοκιμάστηκε, το κβαντικό σύστημα σημείωσε σκορ πάνω από το μαθηματικά αποδεδειγμένο ανώτατο όριο για τις κλασικές στρατηγικές. Για το μεγαλύτερο πρόβλημα των 37 bit, το θεωρητικό χάσμα κβαντικής προς κλασική απόδοση ξεπέρασε τα 137 δισεκατομμύρια προς ένα. Τα παρατηρούμενα σκορ συμβάδιζαν στενά με το μοτίβο που προέβλεπε η βέλτιστη κβαντική στρατηγική, αν και ο θόρυβος προκάλεσε κάποια απόκλιση στα μεγαλύτερα μεγέθη κυκλωμάτων.phys+1

Τι καθιστά αυτή τη δοκιμή ξεχωριστή

Προηγούμενες επιδείξεις κβαντικού πλεονεκτήματος, όπως η δειγματοληψία τυχαίων κυκλωμάτων, εξαρτώνταν συνήθως από υποθέσεις σχετικά με την υπολογιστική δυσκολία που παραμένουν αναπόδεικτες. Η επαλήθευση τέτοιων αποτελεσμάτων μπορεί επίσης να απαιτεί απαγορευτικά ακριβές κλασικές προσομοιώσεις. Το παιχνίδι δειγματοληψίας συμπληρώματος παρακάμπτει και τα δύο προβλήματα: το ανώτατο όριο κλασικής απόδοσης προκύπτει από μαθηματική απόδειξη και τα αποτελέσματα μπορούν να ελεγχθούν αποτελεσματικά από έναν κλασικό υπολογιστή.newsminimalist+2

Οι ερευνητές προειδοποίησαν ότι το πείραμα δεν καθιερώνει κβαντικό πλεονέκτημα γενικού σκοπού ούτε αποδεικνύει άμεση εμπορική εφαρμογή. Η κύρια επίδειξη υπέθεσε επίσης ότι η διαδικασία προετοιμασίας κατάστασης του διαιτητή θα μπορούσε να είναι αξιόπιστη, ενώ η τοποθέτηση του διαιτητή και του παίκτη στον ίδιο επεξεργαστή αφήνει περιθώρια για μελλοντικές, πιο αυστηρές δοκιμές μεταξύ φυσικά ξεχωριστών κβαντικών υπολογιστών που συνδέονται μέσω ενός κβαντικού διαύλου επικοινωνίας.thequantuminsider

Κοιτάζοντας το μέλλον

Η κλιμάκωση του παιχνιδιού σε μεγαλύτερα μεγέθη προβλημάτων θα απαιτήσει πιθανότατα κβαντικούς υπολογιστές ανθεκτικούς σε σφάλματα, ικανούς να διορθώνουν σφάλματα κατά τη διάρκεια του υπολογισμού, σύμφωνα με τη μελέτη. Η ομάδα, στην οποία συμμετέχουν οι Marcello Benedetti, Gabriel Marin-Sanchez, Jordi Weggemans, Matthias Rosenkranz και Harry Buhrman, άφησε ανοιχτό το ενδεχόμενο ένα παρόμοιο παιχνίδι να μπορούσε να παράγει έναν ακόμη μεγαλύτερο, υπερεκθετικό διαχωρισμό μεταξύ κβαντικών και κλασικών στρατηγικών.thequantuminsider