Recordul de „supremație cuantică”, depășit de 100 de ori de un nou computer cuantic

Un nou computer cuantic a stabilit un record mondial în domeniul „supremației cuantice”, depășind performanța precedentă a dispozitivului Sycamore al Google cu peste 100 de ori. Acest nou record a fost realizat folosind computerul cuantic H2-1, dotat cu 56 de qubiți, dezvoltat de compania Quantinuum.

Echipa de cercetători de la Quantinuum a realizat diverse experimente pentru a evalua performanța acestui dispozitiv și calitatea qubiților care îl compun. Rezultatele studiului lor au fost publicate recent, dar încă nu au fost evaluate de colegi. Cu toate acestea, aceste descoperiri subliniază un progres semnificativ în domeniul calculului cuantic.

Pentru a demonstra potențialul computerului cuantic H2-1, cercetătorii au utilizat un algoritm special pentru a măsura nivelul de „zgomot” sau erorile qubiților. Computerele cuantice sunt capabile să efectueze calcule în paralel datorită principiilor mecanicii cuantice și a interacțiunilor instantanee dintre qubiți. Aceasta le conferă un avantaj semnificativ față de computerele clasice, care pot opera doar secvențial.

Expansiunea numărului de qubiți într-un sistem cuantic sporește exponențial puterea de calcul a aparatului. În viitor, computerele cuantice ar putea realiza calcule extrem de complexe în câteva secunde, calcule care ar necesita mii de ani pentru a fi efectuate de un supercomputer clasic. „Supremația cuantică” este termenul folosit pentru a descrie momentul în care computerele cuantice depășesc performanțele celor clasice. Deși acest prag a fost teoretic realizabil, implementarea sa practică necesită computere cuantice cu milioane de qubiți. În prezent, cele mai avansate dispozitive au aproximativ 1.000 de qubiți.

Dificultatea în atingerea „supremației cuantice” se datorează erorilor inerente ale qubiților, ceea ce necesită un număr mare de qubiți pentru a corecta aceste erori. De aceea, mulți cercetători se concentrează acum pe dezvoltarea de qubiți mai fiabili, în loc să adauge pur și simplu mai mulți qubiți.

În testele recente, echipa Quantinuum a utilizat metoda de etalonare a entropiei liniare încrucișate (XEB) pentru a evalua fidelitatea ieșirilor de la H2-1. Scorul XEB oferă o măsurare a erorilor, cu valori între 0 (fără ieșiri corecte) și 1 (fără erori). Google a demonstrat pentru prima dată supremația cuantică în 2019 cu dispozitivul Sycamore, care a realizat un calcul în 200 de secunde, calcul ce ar fi durat 10.000 de ani pentru cel mai puternic supercomputer al vremii. Sycamore a obținut un rezultat XEB de aproximativ 0,002 cu 53 de qubiți superconductori.

În schimb, noul computer cuantic H2-1 a înregistrat un scor XEB de aproximativ 0,35, indicând că acesta produce rezultate fără erori în 35% din cazuri. „Suntem complet concentrați pe calea către computere cuantice universale tolerante la erori”, a declarat Ilyas Khan, directorul de produse al Quantinuum și fondator al Cambridge Quantum Computing. „Obiectivul nostru nu s-a schimbat, dar dovezile clare ale progreselor realizate datorită muncii și investițiilor de-a lungul multor ani sunt acum evidente.”

Quantinuum a colaborat anterior cu Microsoft pentru a demonstra „qubiți logici” cu o rată de eroare de 800 de ori mai mică decât qubiții fizici. În acel studiu, qubiții logici aveau o rată de eroare de doar 1 la 100.000, în comparație cu rata de eroare de 1 la 100 a qubiților fizici. „Aceste rezultate sugerează că, deși beneficiile complete ale computerelor cuantice tolerante la erori nu sunt încă realizabile, acestea ar putea deveni accesibile mai devreme decât ne-am așteptat inițial”, a adăugat Khan.