IBM:n kvanttiprosessori suoritti miljoonan näytteen testin 19 sekunnissa
BlueQubit-tutkimusryhmä käytti IBM:n Nighthawk r2 -kvanttiprosessoria miljoonan satunnaisen kvanttipiirin näytteen keräämiseen. Arvioiden mukaan supertietokone suorittaisi saman tehtävän 110 vuodessa.
Yhdysvaltalainen BlueQubit-tutkimusryhmä on hyödyntänyt IBM:n Nighthawk r2 -kvanttiprosessoria satunnaisen kvanttipiirin näytteenottoon, keräten miljoona näytettä vain 19 sekunnissa. Tutkijat arvioivat, että vastaavan tehtävän suorittaminen Frontier-supertietokoneella kestäisi noin 110 vuotta. Kokeen suoritti BlueQubit, kvanttilaskennan ohjelmisto- ja pilvialustayhtiö.
Nighthawk r2 on 120 kubitin suprajohtava kvanttiprosessori, johon pääsee käsiksi IBM:n pilvialustan kautta. Tutkimuksessa hyödynnettiin 61 kubittia ja asteittain monimutkaistuvan satunnaisen kvanttipiirin ajoa enintään 40 syklillä. Lopulta optimaalinen tasapiste löydettiin 36 syklillä ja 918 kaksikubittisella portilla.
Tehtävän ydin ei ole pelkästään nopeudessa, vaan siinä, että tulosten on noudatettava tietyn kvanttipiirin todennäköisyysjakaumaa, mikä on klassisille tietokoneille haastavaa. Satunnainen kvanttipiirinäytteenotto (Random Circuit Sampling, RCS) on kvanttiprosessorien suorituskyvyn mittari.
Arvio klassisen tietokoneen vaatimasta laskentatehosta perustui tensoriverkkomenetelmään. Tulokset osoittivat, että miljoona näytettä vaatisi noin 1,2 × 10²⁷ laskentaoperaatiota. Frontier-supertietokoneen (huippusuorituskyky yli 10¹⁸ operaatiota sekunnissa) arvioidaan tarvitsevan 110 vuotta, mutta tämä perustuu tiettyyn klassiseen simulointialgoritmiin.
Tutkijat varmensivat tuloksia rajoitetuilla kvanttipiireillä ja peilipiireillä. Vaikka RCS ei ole suoraan käytännön sovellus, kokeen merkitys on siinä, että se toteutettiin kaupallisella kvanttiprosessorilla, johon saa yhteyden pilven kautta. Tutkimus on julkaistu arXiv-esijulkaisupalvelussa.