IBM i Uniwersytet Chicagowski demonstrują zweryfikowaną przewagę kwantową dzięki logicznym kubitom skorygowanym pod względem błędów

IBM i naukowcy z Uniwersytetu Chicagowskiego ogłosili 30 lipca to, co określają jako demonstrację prawdziwej przewagi kwantowej: obliczenia, które wykroczyły poza praktyczny zasięg najlepszych klasycznych metod symulacji, jednocześnie zapewniając weryfikowalną pewność, że wynik był poprawny. Osiągnięcie to, szczegółowo opisane w artykule zatytułowanym 'Sampling hard circuits with verifiably high fidelity', rozwiązuje problem, który nękał wcześniejsze twierdzenia o przewadze kwantowej, a mianowicie udowodnienie, że wynik jest dokładny, gdy żaden klasyczny komputer nie może go sprawdzić, po prostu powtarzając obliczenia.

Zespół wykorzystał nową metodę korekcji błędów do zakodowania 70 logicznych kubitów, chroniąc je przed szumem, który zwykle zakłóca obliczenia kwantowe, i użył ich do wykonania 2415 logicznych operacji dwukubitowych oraz 468 logicznych 'bramek T', obu będących miarami złożoności obwodu kwantowego. Całe obliczenie zakończyło się w około 15 minut - czas wykonania, który zdaniem naukowców wymagałby niewykonalnej ilości czasu przy użyciu wiodących klasycznych metod obliczeniowych. Warto zauważyć, że osiągnięty wskaźnik błędów logicznych był około dziesięciokrotnie niższy niż leżący u jego podstaw fizyczny wskaźnik błędów, co pokazuje, że sam schemat korekcji błędów działał zgodnie z zamierzeniem nawet na dużą skalę.

Wynik ten opisywany jest jako jedna z największych dotychczas przeprowadzonych demonstracji korekcji błędów oraz krok w kierunku komputerów kwantowych, którym można zaufać w przypadku problemów wykraczających poza zasięg zwykłych superkomputerów, a nie tylko szybszych w niszowych, trudnych do zweryfikowania zadaniach. Naukowcy twierdzą, że to metoda weryfikacji opracowana wraz z samymi obliczeniami, a nie tylko surowa skala wykorzystanych kubitów, odróżnia ten wynik od wcześniejszych twierdzeń o przewadze kwantowej, które napotykały sceptycyzm co do możliwości niezależnego potwierdzenia ich wyników.