Un nou computer cuantic a doborât un record mondial în „supremația cuantică”, depășind de 100 de ori performanța de benchmarking stabilită de mașina Sycamore de la Google.
Folosind noul computer H2-1 de 56 de qubiți, oamenii de știință de la compania de calcul cuantic Quantinuum au efectuat diverse experimente pentru a evalua nivelurile de performanță ale mașinii și calitatea qubiților utilizați. Ei și-au publicat rezultatele pe 4 iunie într-un studiu încărcat în baza de date preprint arXiv. Studiul nu a fost încă revizuit de către colegi.
Pentru a demonstra potențialul computerului cuantic, oamenii de știință de la Quantinuum au folosit un algoritm binecunoscut pentru a măsura cât de zgomotoși sau predispuși la erori au fost qubiții.
Calculatoare cuantice poate efectua calcule în paralel datorită legilor lui mecanica cuantică și încurcătură între qubiți, ceea ce înseamnă că soarta diferiților qubiți se pot schimba instantaneu reciproc. Calculatoarele clasice, dimpotrivă, pot funcționa numai în secvență.
Adăugarea mai multor qubiți la un sistem crește, de asemenea, puterea unei mașini în mod exponențial; oamenii de știință prevăd că calculatoarele cuantice vor efectua într-o zi calcule complexe în câteva secunde, pe care un supercomputer clasic i-ar fi luat mii de ani să le rezolve.
Punctul în care calculatoarele cuantice le depășesc pe cele clasice este cunoscut sub denumirea de „supremația cuantică”, dar atingerea acestei etape într-un mod practic ar avea nevoie de o computer cuantic cu milioane de qubiți. Cea mai mare mașină de astăzi are doar aproximativ 1.000 de qubiți.
Motivul pentru care am avea nevoie de atât de mulți qubiți pentru „supremația cuantică” este că aceștia sunt în mod inerent predispuși la erori, așa că ar fi necesari mulți pentru a corecta aceste erori. De aceea, mulți cercetători se concentrează acum pe construirea de qubiți mai fiabili, în loc să adauge pur și simplu mai mulți qubiți la mașini.
Echipa a testat fidelitatea ieșirii lui H2-1 utilizând ceea ce este cunoscut sub numele de benchmark de entropie încrucișată liniară (XEB). XEB scuipă rezultate între 0 (niciuna dintre rezultate nu este fără erori) și 1 (complet fără erori), au spus reprezentanții Quantinuum într-un afirmație.
Oameni de știință de la Google a testat mai întâi computerul cuantic Sycamore al companiei folosind XEB în 2019, demonstrând că ar putea finaliza un calcul în 200 de secunde care i-ar fi durat 10.000 de ani celui mai puternic supercomputer de la acea vreme. Ei au înregistrat un rezultat XEB de aproximativ 0,002 cu cei 53 de qubiți supraconductori încorporați în Sycamore.
Dar în noul studiu, oamenii de știință Quantinuum – în parteneriat cu JPMorgan, Caltech și Argonne National Laboratory – au obținut un scor XEB de aproximativ 0,35. Aceasta înseamnă că computerul cuantic H2 poate produce rezultate fără a produce o eroare în 35% din timp.
„Suntem în întregime concentrați pe calea către computere cuantice universale tolerante la erori”, Ilyas Khan, director de produs la Quantinuum și fondator al Cambridge Quantum Computing, a declarat în declarație. „Acest obiectiv nu s-a schimbat, dar ceea ce s-a schimbat în ultimele luni este o dovadă clară a progreselor care au fost posibile datorită muncii și investiției care s-au făcut de-a lungul multor, mulți ani”.
Quantinuum a colaborat anterior cu Microsoft pentru a demonstra „qubiții logici” care aveau un rata de eroare de 800 de ori mai mică decât qubiții fizici.
În studiul, publicat în aprilie, oamenii de știință au demonstrat că pot efectua experimente cu qubiții logici cu o rată de eroare de doar 1 din 100.000 – care este mult mai puternică decât rata de eroare de 1 din 100 a qubiților fizici. Reprezentanții Microsoft au spus.
„Aceste rezultate arată că, deși beneficiile complete ale computerelor cuantice tolerante la erori nu s-au schimbat în natură, ele pot fi accesibile mai devreme decât era de așteptat inițial”, a adăugat Khan.