IBM hat theoretisch und praktisch die Unvermeidlichkeit der Quantenvorherrschaft bewiesen. Die Evidenz ist auf einem einfachen Niveau, so dass der Umfang der zu lösenden Aufgaben nicht wichtig ist. Wie das Unternehmen gezeigt hat, sind selbst elementare Quantenschaltkreise in der Lage, Probleme zu lösen, die klassischen Computern nicht zugänglich sind, und dies sind nur die ersten Schritte.
Frühere Beweise für die Quantenüberlegenheit, wie der umstrittene Beweis von Google, beruhten auf bestimmten komplexen Berechnungen. IBM ist diesen Weg nicht gegangen, sondern hat sich zum Ziel gesetzt, ironischerweise (im wörtlichen und übertragenen Sinne) die Überlegenheit einiger Grundprinzipien von Quantensystemen zu beweisen. Zuerst taten sie es theoretisch, und dann bestätigten sie die Richtigkeit der Lösung durch praktisches Experiment.
Um ein Experiment durchzuführen, hat sich IBM die Aufgabe gestellt, die meisten der drei Werte zu bestimmen. Um dieses Problem zu lösen, wurde eine klassische elektronische Schaltung mit einem logischen Element mit zwei Eingängen und einem Register (Bit) zum Speichern von Zwischenergebnissen erstellt. Eine in Zweck und Implementierung ähnliche Quantenschaltung basierte auf vier Qubits, von denen drei das eingehende Signal kodierten und das vierte Qubit das Zwischenergebnis speicherte.
Daten wurden dem Eingang jeder Schaltung zugeführt, und die Ergebnisse wurden nach der Verarbeitung gelesen. Wenn dem Eingang mehr als die Hälfte von Nullen als Einsen zugeführt wurden, sollte die Schaltung 0 zurückgeben. Wenn es mehr Einsen gab, sollte die Schaltung 1 zurückgeben. Die klassische elektronische Schaltung mit 0 und 1 lieferte nicht jedes Mal das richtige Ergebnis. Wenn ein Zufallsgenerator angeschlossen war und das Experiment mehrmals wiederholt wurde, gab die Schaltung aufgrund von Fehlern und der Analogie der darin ablaufenden physikalischen Prozesse in 87,5% der Fälle die richtige Antwort.
Selbst im modernen "verrauschten" Zustand von Qubits hat der IBM-Quantencomputer das Problem in 93% der Fälle richtig gelöst. Ein ideales Quantensystem mit völliger Fehlerfreiheit würde dieses Problem in 100 % der Fälle richtig lösen, oder einfacher gesagt, es würde im Gegensatz zu einem klassischen Computer immer das richtige Ergebnis liefern.
Ein Bericht über die Arbeit von IBM-Spezialisten in der Fachzeitschrift Nature Physics. Diese Daten beweisen, dass Quantenüberlegenheit kein Mythos ist. Zumindest zur Lösung von Problemen mit eingeschränkten Bedingungen.
2021-07-01 13:04:33
Autor: Vitalii Babkin