Ezen a héten az IBM kutatói publikálták egy tanulmány eredményeit a Nature című folyóiratban, amely bemutatta, hogyan sikerült egy 100-plus-qubitos kvantumszámítógépet szembeállítani egy klasszikus szuperszámítógéppel. Összemérték a két gépet fizikai szimulációs feladatokkal.
"A kvantumszámítás egyik végső célja az, hogy olyan anyagok részleteit szimulálja, amelyeket a klasszikus számítógépek hatékonyan sosem tudtak szimulálni" - mondta az IBM sajtóközleményében. "Ezeknek a modellezése kulcsfontosságú lépés a hatékonyabb műtrágyák tervezése, jobb akkumulátorok kifejlesztése és új gyógyszerek létrehozása felé."
A kvantumszámítógépeket, amelyek nullával, egyessel vagy mindkettővel egyszerre tudják reprezentálni az információt, hatékonyabbnak vélték a klasszikus számítógépeknél bizonyos problémák megoldásában, például optimalizálásban, rendezetlen adatbázisok átkutatásában és a természet szimulálásában. De egy hasznos kvantumszámítógép létrehozása nehéz feladat volt, részben a qubitok (a kvantumverziója a klasszikus számításban használt bitnek, azaz az egyeseknek és nulláknak) kényes természete miatt. Ezek a qubitok rendkívül érzékenyek a zajra vagy a zavarokra a környezetükből, amelyek hibákat okozhatnak a számításokban. Ahogy a kvantumprocesszorok nagyobbá válnak, ezek a kis hibák felgyűlhetnek.
Az egyik módszer a hibák kiküszöbölésére az, hogy hibatűrő kvantumszámítógépet építenek. A másik lehetőség pedig a hibák valamilyen módon való kezelése, csökkentése vagy kioltása.
A most nyilvánosságra hozott kísérletben az IBM kutatói egy 127-qubitos Eagle kvantumprocesszorral dolgoztak, hogy modellezzék egy anyag forgásdinamikáját és megjósolják olyan tulajdonságokat, mint például a mágneses terhekkel való reakciója. Ebben a szimulációban képesek voltak nagy, egymással összefüggő állapotokat előállítani, ahol bizonyos szimulált atomok egymással korreláltak. A "zero noise extrapolation" nevű technika segítségével a csapat képes volt elkülöníteni a zajt és felfedni az igazi választ. Annak megerősítésére, hogy a kvantumszámítógéptől kapott eredmények megbízhatóak, a Berkeley Egyetem egy másik csapata ugyanezeket a szimulációkat végrehajtotta egy sor klasszikus számítógépen, és az eredmények megegyeztek.
Azonban a klasszikus számítógépeknek van egy felső határa ezekkel a típusú problémákkal kapcsolatban, különösen, amikor a modellek bonyolultabbá válnak. Habár az IBM kvantumprocesszora még messze van a kvantumfölénytől - amikor megbízhatóan felülmúl egy klasszikus számítógépet ugyanabban a feladatban - az, hogy hasznos válaszokat képes nyújtani még a zaj jelenlétében is, jelentős teljesítmény. "Ez az első alkalom, hogy kvantumszámítógépek valósághűen modellezték egy természetes rendszer viselkedését a vezető klasszikus megközelítések fölött" - mondta Darío Gil, az IBM kutatási vezérigazgatója a sajtóközleményben. "Ez a mérföldkő jelzi, hogy a mai kvantumszámítógépek használható tudományos eszközök, amelyeket olyan problémák modellezésére lehet használni, amelyek rendkívül nehezek - és talán lehetetlenek - a klasszikus rendszerek számára, jelezve, hogy most belépünk egy új korszakba, a kvantumszámítás hasznosságának korszakába."