Mikor a Google két évvel ezelőtt, 2019 októberében publikálta az 53 qubitos szupravezető kvantumchipjével elért kvantumfölényéről szóló tanulmányát a Nature magazinban, az IBM azonnal reagált és kétségbe vonta, ha nem is az eredményeket, de az egyértelmű fölényről tett kijelentést és az eredmények jelentőségét is. Az IBM szerint azt a számítási feladatot, amelyet a Google gépe három perc alatt elvégzett, és amelyet a cég állítása szerint a világ legerősebb klasszikus komputerének 10 000 évébe telne megoldani, valójában még a legpesszimistább forgatókönyv szerint is inkább 2,5 nap lenne kivitelezni a hagyományos számítógépnek, de lehetséges, hogy kevesebb.

Ahogy az IBM közleményében írják: a John Preskill által 2012-ben megalkotott kvantumfölény kifejezés definíciója szerint a kvantumszámítógépek akkor érik el fölényt, amikor képesek olyan számításokat elvégezni, amit a hagyományos gépek nem, ezt pedig a Google valójában nem demonstrálta a kíséretével, mivel léteznek a probléma megoldására képes, hatékony algoritmusok szuperszámítógépek számára is. De amit az IBM még inkább hangsúlyozott az a kvantumfölény valódi jelentőségével kapcsolatos kétség, a véleményük szerint talán nem is annyira lényeges pontja ez a fejlesztéseknek, mivel a kétféle számítógéptípus eltérő funkciói egymást kiegészítve, illetve más-más területen tudnak majd jól működni.

Bár az IBM, ahogy azt az MIT Technology Review 2020-ban megjelent interjújában az események során mindkét cég laboratóriumát meglátogató Gideon Lichfield is elmondta, végül nem bizonyította, hogy valóban két és fél nap megoldani a prezentált feladatot, de a kvantumelsőbbség kérdése azóta is vitatott téma, amelyet, már csak az elnevezése miatt is, azóta is érnek kritikák, és azóta is rendszeresen próbálják bizonyítani a kísérletek során. A név időközben változott a kvantumfölény angol nyelvű verziójának (quantum supremacy) negatív kötődése miatt, mivel az felidézi a white supremacy, vagyis a fehér ember felsőbbrendűségének kifejezését, és ma már inkább a quantum primacy, vagyis elsőbbség kerül elő a tanulmányokban (egyébként maga a kifejezés megalkotója, Preskill sem volt megelégedve a névvel és blogjának olvasóit kérte, hogy találjanak ki valami jobbat), de a lényeg hasonló maradt,

továbbra is azon versenyeznek a kutatók és cégek, hogy minél jobb gépeket építsenek és azok minél látványosabb demonstrálják a teljesítményüket és gyorsaságukat.

A legutóbbi eredmények főként Kínából érkeztek és október 25-én a Physical Review Lettersben két tanulmány is megjelent, amelyek az egyértelmű kvantumelsőbbséget bizonyító kísérletekről számolnak be és amelyeket mindkét esetben Csien-Vej Pan, a Kínai Tudományos és Műszaki Egyetem professzora vezetett. Az elvégzendő feladat az első és második kísérletben is ugyanaz volt: egy-egy mintavételezési probléma, vagyis egy kvantumáramkör kimeneti értékeinek lehetőségeit kellett kiszámítani, amit a qubitok és a bemenet-kimenet közötti műveletek számának növelésével tettek még bonyolultabbá.

Az egyik kutatócsapat egy bozon mintavételezési feladatot oldott meg, amelynek kivitelezéséhez egy többcsatornás interferométert készítettek, ezek közül néhány bemenetén egy-egy fotont indítottak útnak, majd a kimeneti oldalon kellett a jelek meghatározásához szükséges méréseket elvégezni. A tanulmány szerint nem csak sikeresen, hanem a klasszikus számítógépeknél fényévekkel gyorsabban (tíz a huszonnegyediken, azaz kvadrilliószor gyorsabban) oldották meg a problémát.

A másik kísérletről korábban már mi is írtunk, mikor először publikálták az arXiv preprint szerveren a kutatók az eredményeiket: ebben az esetben egy szupravezető processzor mintavételi feladatának megoldása volt a cél, szintén minél több qubittal és minél bonyolultabb műveletekkel, ezt a kutatók 56 trasmon kvantumbittel 1,2 óra leforgása alatt végezték el, míg ez a számítási feladat a tanulmány szerzői szerint a legerőteljesebb szuperszámítógépnek 8 évébe telt volna.

A gyorsaságot és a teljesítményt immár bizonyították a fizikusok, a kérdés már csak az, hogy milyen konkrét, gyakorlati jelentősége lehet ezeknek a számításoknak a kvantumelsőbbség demonstrálásán kívül. Az egyre fejlettebb és egyre több qubittal rendelkező kvantumszámítógépek építésével pedig az is kiderül majd, hogy a tőlük várt nagy áttörések a tudomány területén tényleg megvalósulhatnak-e (illetve mikor valósulnak meg) és valóban maguk mögött hagyják-e a szuperszámítógépeket, vagy inkább egymást kiegészítve dolgoznak majd.

(Physics Fotó: Chao Yang Lu/University of Science and Technology of China)

További cikkek a témában:

Magyarországon építhetik meg a világ egyik legerősebb szuperszámítógépét Az OTP és az Információs és Technológiai Minisztérium a Balatonfüreden rendezett Infotér konferencián jelentették be, hogy egy olyan szuperszámítógép építésébe kezdenek, amely 37,5 petaflops teljesítményével jelenleg a világ kilencedik legerősebb ilyen eszközének számítana.
Kétszer is sikerült a nyomára akadni a kvantumkommunikációs hálózatok szökevényeinek egy áttörő kísérletben A jövő kvantum hálózatainak megbízható működését alapozhatja meg a különleges megfigyelés.
A jövő számítógépe a Q System One képében megérkezett Európába és elindíthatja a kvantumforradalmat Tegnap Németországban átadták a kontinens első kereskedelmi kvantumszámítógépét, a Q System One-t, ami 27 qubitos Falcon processzorral működik és úgy néz ki, mintha egyenesen a jövőből lépett volna elő.