Zusammenfassung:
Ein aktueller Forschungsbericht zeigt, dass Forscher den neuesten Quantenprozessor von IBM verwendet haben, um eine äußerst komplexe Rechenaufgabe zu erledigen. Der gesamte Vorgang dauerte nur 19 Sekunden. Das Forscherteam schätzt, dass es etwa 110 Jahre dauern würde, bis genau dieselbe Aufgabe den weltbesten Supercomputern (wie dem Frontier-Supercomputer in den Vereinigten Staaten) übertragen würde. Dies gilt als wichtiger Meilenstein bei der Überprüfung des Quantenvorteils.
Dieses Experiment wurde vom theoretischen Physiker Tigran Sedrakyan von BlueQubit, einem amerikanischen Unternehmen für Quantencomputersoftware, geleitet. Das Team entschied sich für den neuesten Nighthawk r2-Prozessor von IBM, der über 120 Quantenbits (Qubits) verfügt und derzeit über die Cloud-Plattform von IBM kommerziell zugänglich ist.
Während des Experiments aktivierten die Forscher 61 Qubits und führten einen Zufallsstichprobentest mit bis zu 40 Zyklen durch. Hierbei handelt es sich um einen Benchmark-Test, der speziell zur Messung der Leistungsfähigkeit von Quantencomputern entwickelt wurde. Es erfordert, dass das Quantensystem zufällige und komplexe Operationen ausführt. Aufgrund der exponentiellen Zunahme der Anzahl der Operationen ist es für herkömmliche Computer äußerst schwierig, die gleichen Ergebnisse zu reproduzieren.
Testdaten zeigen, dass Nighthawk r2 in diesen 19 Sekunden 1 Million Rechenbeispiele generiert hat.
Zufällige Schaltkreisabtastung gilt in der Industrie seit vielen Jahren als Standardtest zur Überprüfung von Quantenvorteilen. Im Jahr 2019 gab Google außerdem bekannt, dass sein 53-Qubit-Sycamore-Prozessor 200 Sekunden brauchte, um eine Rechenaufgabe abzuschließen. Damals wurde geschätzt, dass herkömmliche Supercomputer 10.000 Jahre brauchen würden, um die Berechnung abzuschließen.
Sedrakyan und das Forschungsteam betonten, dass dies das erste Mal sei, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft einen Quantenvorteil durch diese Art von Benchmark-Test an einem kommerziell erhältlichen Quantenprozessor demonstriert habe, und es zeige auch, dass auch normale Benutzer, die keine Top-Quantenexperten seien, auf solch enorme Rechenleistung zugreifen könnten.
Es ist zu beachten, dass dieser Bericht noch keinem Peer-Review unterzogen wurde. Es wurde erstmals am 23. September auf der akademischen vorgefertigten Plattform arXiv veröffentlicht. Die Forscher wiesen auch darauf hin, dass es sich bei der Zahl von 110 Jahren um eine Schätzung handelt, die auf einem bestimmten traditionellen Simulationsalgorithmus basiert. Wenn traditionelle Computertechnologien und Algorithmen in Zukunft verbessert werden, könnte sich die Zeitlücke verkürzen.
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