Mielőtt a kvantumkorszak hivatalosan is elkezdődhetne, a tudósoknak először be kell bizonyítaniuk, hogy a kvantumszámítógépek előnyöket nyújtanak a mai klasszikus számítógépekkel szemben, ezért az IBM kutatói nemrégiben egy kísérletet végeztek, amelynek célja éppen ez volt.
Az IBM Quantum új blogbejegyzése szerint a vállalat kutatói a világon először számoltak be egy újfajta kvantumelőny egyidejű bizonyításáról és kísérleti igazolásáról. Konkrétan kimutatták, hogy még a mai zajos qubitek tárolóeszközként "a biteknél nagyobb értéket jelentenek a számítások során".
Az IBM kvantumcsapata a számítástechnikát áramkörökben gondolta el, és egy áramkör elején számos klasszikus vagy kvantumbit található. Ezeket a biteket egy kezdeti értékre állították, majd az áramkör egy felhasználó által írt, kapukból álló programon keresztül haladt előre. Bár a különböző kapuk különböző hatással voltak ezekre a bitekre, az ilyen típusú áramkör kimenete mind klasszikus, mind kvantum esetben nullák és egyesek halmaza.
A klasszikus számítógépek esetében ezek a bitek olyan kapcsolók, amelyek be- vagy kikapcsolhatók, és kölcsönhatásba lépnek a kapukon belül, amelyek az adott kapu bemenetei alapján kapcsolókat kapcsolnak. A kvantumbitek vagy qubitek azonban e két kapcsolóállás kombinációját is felvehetik, és a kvantumkapuk olyan állapotokat hoznak létre, amelyek a kapcsolóállások minden lehetséges kombinációját magukban foglalják.
Az IBM Quantum kutatói a Nature Physics című szaklapban megjelent új tudományos közleményükben "Quantum advantage for computations with limited space" (Kvantumelőny a korlátozott helyű számításokhoz) címmel azt igyekeztek bizonyítani, hogy a kvantumszámítógépek milyen előnyben vannak a klasszikus számítógépekkel szemben.
Ezt egy kísérletet tették meg, amelyben olyan áramköröket használtak, amelyek két bemeneti kapu működtetésére, és egy bitnyi számítási/törmeléktér felhasználására korlátozódtak a kérdés megválaszolásához: "Hogyan különbözik a számítási teljesítmény, ha egy számítógépnek hozzáférése van a klasszikus scratch space-ez (a merevlemezen az ideiglenes felhasználói adatok tárolására szolgáló hely) a kvantum scratch space-hez képest?".
Az IBM kutatói ezután tanulmányukban bebizonyították, hogy vannak olyan függvények, amelyeket egy korlátozott klasszikus számítógép nem tud kiszámítani, de egy korlátozott kvantumszámítógép igen. Ehhez egy valódi kvantumszámítógépet állítottak szembe egy klasszikus számítógéppel.
Annak érdekében, hogy a kísérletükben használt klasszikus számítógép számítási képességeit növeljék, a kutatók hozzáférést adtak véletlenszerű Boole-kapukhoz. A klasszikus számítógép azonban még e véletlenszerűséghez való hozzáféréssel is csak az esetek 87,5 százalékában volt képes sikerrel járni, míg egy tökéletes, zavarmentes kvantumszámítógép az IBM tanulmányának megállapításai szerint az esetek 100 százalékában képes lenne sikerrel járni.
Bár a mai kvantumszámítógépek túl "zajosak" ahhoz, hogy ilyen tökéletes eredményt érjenek el, az IBM Quantum kutatói mégis 93 százalékos sikerarányt értek el, és a kísérlet valós életben történő végrehajtása során a klasszikus rendszert is legyőzték, mivel speciális összefonódó kapukat kalibráltak, hogy ezeket az áramköröket hatékonyabban tudjanak teljesíteni - számolt be a Techradar.
