IBM:s kvantprocessor slutförde miljontals provtagningsuppgifter på 19 sekunder
Forskargruppen BlueQubit använde IBM:s Nighthawk r2 kvantprocessor för att generera en miljon slumpmässiga kvantkrets-samplingar. Uppskattningar tyder på att en superdator skulle behöva 110 år för samma uppgift.
Den amerikanska forskargruppen BlueQubit har använt IBM:s Nighthawk r2 kvantprocessor för att genomföra ett experiment med slumpmässig kvantkrets-sampling, vilket genererade en miljon sampel på endast 19 sekunder. Forskarna uppskattar att en superdator som Frontier skulle behöva cirka 110 år för att replikera samma uppgift. Experimentet leddes av Tigran Sedrakyan, teoretisk kondenserade materiens fysiker vid BlueQubit.
Nighthawk r2 är en supraledande kvantprocessor med 120 kvantbitar, tillgänglig via IBM:s molnplattform. Forskargruppen använde 61 av dessa kvantbitar och körde slumpmässiga kvantkretsar med gradvis ökande komplexitet upp till 40 cykler. Den optimala punkten uppnåddes vid 36 cykler och 918 tvåkvantbitsgrindar.
Nyckeln till experimentet ligger inte i den snabba genereringen av slumptal, utan i att resultaten måste följa den sannolikhetsfördelning som genereras av en specifik kvantkrets. Denna uppgift är känd för att vara svår för klassiska datorer att replikera. Slumpmässig kvantkrets-sampling (RCS) är ett standardiserat test för att mäta prestandan hos kvantdatorer.
För att uppskatta den beräkningskraft som krävs av en klassisk dator använde forskarna en metod som kallas tensornätskontraktion. Beräkningarna visade att replikeringen av dessa en miljon sampel skulle kräva cirka 1,2 × 10²⁷ beräkningsoperationer. Med Frontier-superdatorn, som har en topprestanda på över 10¹⁸ operationer per sekund, beräknas uppgiften ta 110 år. Det är dock viktigt att notera att detta är en uppskattning baserad på en specifik klassisk simuleringsalgoritm.
Forskarna använde två metoder för korsvalidering för att verifiera resultaten från kvantprocessorn. Dessa inkluderade att använda "beskurna" kvantkretsar och spegelkretsar. Även om RCS inte är en direkt praktisk tillämpning, belyser experimentet potentialen hos kommersiella kvantdatorer som är tillgängliga via molnet. Forskningsresultaten har publicerats som ett förpublicerat arbete på arXiv.