Nový kvantový počítač překonal rekord „kvantové nadřazenosti“ stokrát. Navíc spotřebuje 30 000krát méně energie

Počítač H2-1 s 56 qubity překonal předchozí rekord v benchmarku „kvantové nadřazenosti“, který poprvé stanovila společnost Google v roce 2019.

Nový kvantový počítač překonal světový rekord v „kvantové nadřazenosti“, když stonásobně překonal výkonnost srovnávacího počítače Sycamore společnosti Google. Na novém počítači H2-1 s 56 qubity provedli vědci ze společnosti Quantinuum, která se zabývá kvantovými výpočty, různé experimenty, aby porovnali úroveň výkonu stroje a kvalitu použitých qubitů. Své výsledky zveřejnili 4. června ve studii nahrané do preprintové databáze arXiv. Studie zatím nebyla recenzována.

Aby prokázali potenciál kvantového počítače, použili vědci z Quantinuum známý algoritmus, který měřil, jak jsou qubity „zašuměné“ neboli náchylné k chybám. Kvantové počítače mohou provádět výpočty paralelně díky zákonům kvantové mechaniky a provázanosti mezi qubity, což znamená, že osudy různých qubitů se mohou navzájem okamžitě měnit. Naproti tomu klasické počítače mohou pracovat pouze postupně.

Přidáním více qubitů do systému se také exponenciálně zvyšuje výkon stroje, vědci předpovídají, že kvantové počítače budou jednoho dne provádět složité výpočty během několika sekund, které by klasickému superpočítači trvaly tisíce let.

Bod, kdy kvantové počítače předstihnou klasické, se nazývá „kvantová nadřazenost“, ale k dosažení tohoto milníku v praxi by bylo zapotřebí kvantového počítače s miliony qubitů. Největší dnešní stroj má jen asi 1 000 qubitů.

Důvod, proč bychom pro „kvantovou nadřazenost“ potřebovali tolik qubitů, je ten, že jsou ze své podstaty náchylné k chybám, takže by jich bylo potřeba mnoho k opravě těchto chyb. Proto se nyní mnoho výzkumníků zaměřuje na konstrukci spolehlivějších qubitů, spíše než na prosté přidávání dalších qubitů do strojů.

Tým testoval věrnost výstupu H2-1 pomocí tzv. lineárního křížového testu entropie (XEB). XEB poskytuje výsledky v rozmezí 0 (žádný výstup není bezchybný) až 1 (zcela bezchybný), uvedli zástupci společnosti Quantinuum ve svém prohlášení.

Vědci ze společnosti Google poprvé otestovali kvantový počítač Sycamore této společnosti pomocí XEB v roce 2019 a prokázali, že dokáže za 200 sekund dokončit výpočet, který by v té době nejvýkonnějšímu superpočítači trval 10 000 let. S 53 supravodivými qubity zabudovanými do počítače Sycamore zaznamenali výsledek XEB přibližně 0,002.

V nové studii však vědci z Quantinuum – ve spolupráci s JPMorgan, Caltech a Argonne National Laboratory – dosáhli výsledku XEB přibližně 0,35. To znamená, že kvantový počítač H2 dokáže produkovat výsledky bez chyby v 35 % případů. „Jsme zcela zaměřeni na cestu k univerzálním kvantovým počítačům odolným vůči chybám,“ uvedl Ilyas Khan, produktový ředitel společnosti Quantinuum a zakladatel společnosti Cambridge Quantum Computing. „Tento cíl se nezměnil, ale co se změnilo v posledních několika měsících, je jasný důkaz pokroku, který byl umožněn díky práci a investicím, které byly vynaloženy v průběhu mnoha a mnoha let.“

Společnost Quantinuum již dříve ve spolupráci se společností Microsoft demonstrovala „logické qubity“, které měly 800krát nižší chybovost než fyzické qubity. Ve studii zveřejněné v dubnu vědci prokázali, že mohou provádět experimenty s logickými qubity s chybovostí pouhé 1 ku 100 000, což je mnohem silnější než chybovost fyzických qubitů 1 ku 100, uvedli zástupci společnosti Microsoft.

„Tyto výsledky ukazují, že ačkoli se plné výhody kvantových počítačů odolných proti chybám v přírodě nezměnily, mohou být dosažitelné dříve, než se původně očekávalo,“ dodal Khan.

Autor: Lukáš Drahozal

Zdroj: livescience.com, gizmodo.com