IBM и изследователи от Чикагския университет твърдят, че са постигнали ключов пробив в областта на квантовите изчисления: изпълнението на изчисление, което изглежда е извън възможностите на класическите машини, като същевременно те са предоставили доказателства, че резултатът е правилен. Изчислението е свързано с проблем, който от години остава нерешен в тази област. Не е достатъчно квантовият компютър да даде отговор, който е труден за възпроизвеждане от класическите системи – изследователите се нуждаят и от начин да проверят дали отговорът е точен.
Досега повечето експерименти разчитаха на случайно вземане на проби от вериги – тест, предназначен да генерира резултати, които са трудни за симулиране от класическите компютри. Проблемът е, че с нарастването на сложността на тези изчисления проверката на резултатите става почти невъзможна, без да се правят предположения за самата квантова система. Екипът на IBM и Университета в Чикаго възприе различен подход. Те използваха по-структуриран тип квантова верига, която поддържа същото ниво на изчислителна сложност като случайното вземане на проби от вериги, като същевременно позволява откриването на грешки по време на изчислението. Това дава възможност да се оцени колко надежден всъщност е резултатът.
„Проверката остава едно от най-големите предизвикателства при категоричното доказване на експерименталното квантово превъзходство. Този експеримент разработва методи за по-точно определяне на точността на твърди квантови състояния в условия на шум, като по този начин се засилва увереността, че квантовият компютър решава изчислително трудна задача.“
заяви Бил Феферман, доцент по компютърни науки в Университета на ЧикагоСистемата се основава на кодирани квантови вериги, които са свързани с методи за корекция на грешки, предназначени да стабилизират квантовите операции. В този случай екипът демонстрира сравнително мащабна конфигурация, включваща 70 логически кубита. Тези кубити разполагат с вградена защита срещу грешки, а не са сурови физически кубити. В рамките на тази система изследователите изпълниха 2415 логически операции с два кубита и 468 логически T-гейта. И двете са стандартни показатели за сложността на квантовите изчисления, особено в системи, предназначени за справяне с грешки.
Забележителен е акцентът върху корекцията на грешки. Вместо да разглежда шума единствено като ограничение, експериментът го включва в проекта, което позволява на изследователите да проследяват доколко точно изчислението следва предвидения път.
Сумик Гош, докторант и съавтор на изследването, заяви, че значението на резултатите надхвърля рамките на валидацията. По отношение на производителността квантовата система завърши изчислението за около 15 минути. Изследователите твърдят, че сравними класически симулации биха изисквали нереалистично дълго време, което подкрепя твърдението, че задачата излиза извън обхвата на възможните класически изчисления.
IBM представя резултата като повратна точка в начина, по който се оценява напредъкът в квантовите изчисления. Джей Гамбета, директор на IBM Research заяви, че компанията вярва, че областта е навлезела в това, което тя счита за ерата на квантовото предимство, като посочи успешното изпълнение на изчисление, което би било невъзможно за възпроизвеждане от класически системи. Той добави, че работата осигурява измеримо ниво на увереност в точността на резултата, което би могло да помогне за изграждането на доверие в квантовите системи, докато те се разширяват, за да се справят с по-сложни проблеми, които са извън обхвата на класическите изчисления.
По-широкото значение е свързано с доверието. По-ранните демонстрации на квантовото превъзходство се фокусираха главно върху това дали дадена квантова система може да надмине класическа система при изпълнението на конкретна задача. Тази работа поставя по-голям акцент върху това дали тези резултати могат да бъдат независимо проверени и разбрани. Тази промяна може да се окаже необходима, ако квантовите изчисления трябва да преминат от контролирани експерименти към практическо приложение. Засега резултатите остават експериментални, но те сочат по-реалистичен път към системи, които са не само мощни, но и подлежащи на проверка.