Daniel Lidar:…kwantumsuprematie bewezen… (afb: USC)
Het is al vaker beweerd dat een kwantumcomputer iets kan dat een ‘ouderwetse’ supercomputer met geen mogelijkheid voor elkaar had kunnen krijgen. De kwantumsuprematie zou zijn bewezen. Telkens bleek dat onzin, dus het is nog maar afwachten hoe lang het duurt voor deze Eurekakreet wordt gesmoord.
Onderzoekers zouden door slimme foutcorrectie op de 127-kwabitprocessoren van een IBM-machine een variant van Simons probleem hebben aangevat en zouden zo hebben laten zien dat kwantummachines nu echt loskomen van de beperkingen van digitale rekentuigen. Tot nader order.
Daniel Lidar van de universiteit van Zuid-Californië heeft zich beziggehouden met het verbeteren van kwantumfoutcorrectie, een onmisbaar onderdeel van die ‘fabelachtige’ kwantumcomputer. In een nieuwe studie zou hij samen collega’s van zijn universiteit en van de Johns Hopkinsuniversiteit het exponentiële schaalvoordeel in kwantumrekenen hebben kunnen aantonen op het kwantumbakkie van IBM.
“Er zijn eerder demonstraties geweest van bescheidener vormen van versnellingen, zoals een polynomiale versnelling”, zegt hij, “maar een exponentiële versnelling is de meest dramatische versnelling die we van kwantumcomputers verwachten.”
De belangrijkste mijlpaal voor kwantumrekenen is volgens hem altijd geweest om aan te tonen dat we complete algoritmen kunnen uitvoeren met een schaalbare versnelling ten opzichte van gewone digitale computers.
Een schaalbare versnelling betekent niet dat je dingen bijvoorbeeld honderd keer sneller kunt doen. “Het is eerder zo dat naarmate je een probleem groter maakt door meer variabelen toe te voegen, de kloof tussen de kwantum- en de klassieke prestaties steeds groter wordt en een exponentiële versnelling betekent dat de prestatiekloof ruwweg verdubbelt voor elke extra variabele. Bovendien is de versnelling die we hebben aangetoond onvoorwaardelijk.”
Wat een versnelling onvoorwaardelijk maakt, stelt hij, is dat deze niet gebaseerd is op onbewezen aannames. Eerdere beweringen over versnelling vereisten de aanname dat er geen beter klassiek algoritme bestaat om het kwantumalgoritme mee te vergelijken.
Hier gebruikten de onderzoekers een algoritme dat ze hadden aangepast voor de kwantumcomputer om een variant van Simons probleem op te lossen, een vroeg voorbeeld van kwantumalgoritmen die in theorie een taak exponentieel sneller kunnen oplossen dan welke klassieke tegenhanger dan ook en wel onvoorwaardelijk.
Patroon
Simons probleem draait om het vinden van een verborgen, herhalend patroon in een wiskundige functie en wordt beschouwd als de voorloper van wat bekend staat als Shors-factoriseringsalgoritme (het ‘ontleden’ van een getal in priemfactoren) dat kan worden gebruikt om codes te kraken en het hele veld van kwantumrekenen heeft zou hebben versneld.
Simons probleem is vergelijkbaar met een raadspel, waarbij de spelers proberen een getal te raden dat alleen bekend is bij de spelleider (het ‘orakel’). Zodra een speler twee getallen raadt waarvan de antwoorden van het orakel identiek zijn, wordt het geheime getal onthuld en wint die speler. Kwantumspelers kunnen dit spel exponentieel sneller winnen dan klassieke spelers.
Lidar, tevens hoogleraar scheikunde en natuurkunde, zegt: “De kwantumcomputergemeenschap laat zien hoe kwantumprocessoren hun klassieke tegenhangers beginnen te overtreffen in gerichte taken en een terrein betreden dat klassieke computers simpelweg niet kunnen bereiken. Onze resultaten laten zien dat de huidige kwantumcomputers nu al stevig aan de kant staan van een schaalvoordeel in kwantumtechnologie.”
Dit keer zou er volgens hem geen ‘correctie’ meer komen.
Vooralsnog is dit weer een van die nutteloze dingen waarin een kwantumcomputer ‘uitblinkt’. Wanneer houden we eens op met die flauwekul en komen met toepassingen die echt hout snijden zoals, ik noem maar wat, klimaatmodellen of het voeren van succesvolle vredesonderhandelingen?
Bron: Science Daily