W artykule naukowym opublikowanym 4 lipca na portalu preprintów naukowych arXiv inżynierowie z firmy Quantinuum opisali wyniki testów przeprowadzonych na nowym komputerze kwantowym H2-1 wykorzystującym 56 kubitów do wykonywania obliczeń.
Wyniki testów były niezwykle obiecujące. Wyszło bowiem, że H2-1 stukrotnie pobił rekord supremacji kwantowej ustanowiony po raz pierwszy przez komputer Sycamore firmy Google w 2019 roku.
Mamy tutaj zatem do czynienia z najskuteczniejszym i najszybszym komputerem kwantowym, jaki dotąd stworzono. Sama supremacja kwantowa natomiast oznacza punkt, w którym komputer kwantowy wyprzedza swoją wydajnością komputer klasyczny.
Czytaj także: Pierwszy na świecie komputer kwantowy odporny na błędy
Warto tutaj podkreślić, że wyniki testów przeprowadzonych w oparciu o powszechnie wykorzystywany do tego algorytm mierzący m.in. poziom szumu nie ograniczały się jedynie do prędkości wykonywania obliczeń, ale także – co niezwykle ważne – do jakości używanych kubitów.
Co do zasady, w przeciwieństwie do klasycznych komputerów, które potrafią wykonywać obliczenia jedynie sekwencyjne, komputery kwantowe wykorzystują prawa mechaniki kwantowej do wykonywania wielu obliczeń równolegle. To właśnie kubity, które splątane są ze sobą kwantowo pozwalają na prowadzenie takich obliczeń. Problem jednak w tym, że kubity są bardzo podatne na błędy. Im więcej kubitów w komputerze kwantowym tym ryzyko wystąpienia błędów w obliczeniach staje się wyższe.
H2-1 wykorzystuje do obliczeń 56 kubitów. Największe komputery kwantowe obecnie testowane na świecie mają około 1000 kubitów. Naukowcy natomiast przyjmują, że prawdziwą supremację kwantową można osiągnąć przy wykorzystaniu miliona kubitów. Tak duża liczba wynika z tego, że skoro kubity często prowadzą do popełnienia błędów, to potrzeba wielu dodatkowych kubitów, które będą wyłapywały te błędy i je korygowały, zwiększając wiarygodność wyników pozyskiwanych przez komputery kwantowe.
Kiedy Google w 2019 roku testował swój komputer kwantowy Sycamore za pomocą testów XEB, okazało się, że teoretycznie jest on w stanie wykonywać w 200 sekund obliczenia, które superkomputerom zajmowałyby 10 000 lat. Problem w tym, że 53 kubity zainstalowane w komputerze uzyskiwały wyniki pozbawione błędów 2 razy na 1000 obliczeń.
Czytaj także: Pierwszy taki komputer kwantowy w historii. Nowe urządzenie ma rekordową liczbę kubitów
Od tego czasu jednak wiele się zmieniły. Testy przeprowadzone za pomocą H2-1 wykazały, że jest on w stanie uzyskać wyniki pozbawione błędów 35 na 100 razy. To znaczący wzrost skuteczności komputera i duży krok we właściwym kierunku.
Przy przygotowaniu komputera kwantowego i przeprowadzeniu testów firma Quantinuum współpracowała ze specjalistami między innymi z firm takich jak JPMorgan, Caltech, czy Mircosoft. To właśnie w trakcie współpracy z tą ostatnią firma przekonywała, że jest w stanie wykorzystywać w swoich komputerach kubity logiczne, które popełniałyby mniej błędów od kubitów fizycznych. W kwietniu jednak opublikowano pracę naukową, w której ustalono, że kubity fizyczne są tysiąc razy skuteczniejsze od kubitów logicznych.
Choć niewiele się o tym mówi, to postęp w rozwoju komputerów kwantowych jest fenomenalny. To, co jeszcze kilka lat temu wydawało się odległą przyszłością, może stać się rzeczywistością znacznie wcześniej niż się tego spodziewali nawet najwięksi optymiści.