IBM: Kvantové počítače by mohli do dvoch rokov predbehnúť klasické

Nový experiment spoločnosti IBM ukazuje, že kvantové počítače by mohli do dvoch rokov predbehnúť klasické počítače v odpovediach na praktické otázky. Táto demonštrácia naznačuje, že skutočná kvantová nadradenosť, pri ktorej kvantové počítače predbehnú klasické digitálne počítače, by tu mohla byť už prekvapivo skoro. V novej štúdii, uverejnenej v časopise Nature, vedci použili kvantový počítač IBM, Eagle, na rýchlejšiu simuláciu magnetických vlastností skutočného materiálu, než by to dokázal klasický počítač.

Tento výkon sa dosiahol vďaka tomu, že bol použitý špeciálny proces zmierňovania chýb, ktorý kompenzoval šum, základnú slabinu kvantových počítačov. Tradičné počítače založené na kremíkovom čipe pracujú s bitmi, ktoré môžu nadobúdať len jednu z dvoch hodnôt: 0 alebo 1. Naproti tomu kvantové počítače využívajú kvantové bity alebo qubity, ktoré môžu nadobúdať mnoho stavov naraz. Qubity sa spoliehajú na kvantové javy, ako je superpozícia, pri ktorej môže častica existovať vo viacerých stavoch súčasne, a na kvantové prepojenie, pri ktorom môžu byť stavy vzdialených častíc prepojené tak, že zmena jednej častice okamžite vyvolá zmenu druhej.

Teoreticky to umožňuje qubitom vykonávať výpočty oveľa rýchlejšie a paralelne, zatiaľ čo digitálne bity by to robili pomaly a postupne. Achillovou pätou kvantových počítačov je však krehkosť kvantových stavov qubitov. Aj najmenšie rušenie z vonkajšieho prostredia môže navždy narušiť ich stavy, a teda aj informácie, ktoré nesú. To spôsobuje, že kvantové počítače sú veľmi náchylné na chyby. V novom experimente na overenie princípu vypočítal 127-qubitový superpočítač Eagle, ktorý využíva qubity postavené na supravodivých obvodoch, kompletný magnetický stav dvojrozmerného telesa.

Výskumníci následne starostlivo merali šum, ktorý produkoval každý z qubitov. Ukázalo sa, že určité faktory, ako napríklad defekty v materiáli superpočítača, dokážu spoľahlivo predpovedať šum generovaný v každom qubite. Tím potom použil tieto predpovede na modelovanie toho, ako by výsledky vyzerali bez tohto šumu. Tvrdenia o dosiahnutí kvantovej nadradenosti sa objavili už skôr.

V roku 2019 vedci spoločnosti Google tvrdili, že ich kvantový počítač Sycamore, vyriešil za 200 sekúnd problém, na ktorého vyriešenie by bežný počítač potreboval 10 000 rokov. Problém, ktorý vyriešil (v podstate vychrlil obrovský zoznam náhodných čísel a potom skontroloval ich presnosť), však nemal žiadne praktické využitie. Naproti tomu nová demonštrácia IBM sa týka skutočného, aj keď veľmi zjednodušeného fyzikálneho problému.

Zdroj: space.com.