دانیل لیدار، استاد مهندسی ویتربی در USC و مدیر مرکز USC برای علوم و فناوری اطلاعات کوانتومی، و دکتر بیبک پوخارل، دانشمند پژوهشی در IBM Quantum، در زمینه "بازی حدس زدن بیت ریسمان" (Bitstring Guessing Game) به برتری افزایش سرعت کوانتومی دست یافته اند. ." آنها با سرکوب مؤثر خطاهایی که معمولاً در این مقیاس دیده می شوند، رشته هایی تا 26 بیت را مدیریت کردند که به طور قابل توجهی بزرگتر از آنچه قبلا ممکن بود.
کامپیوترهای کوانتومی وعده حل مسائل خاصی را با مزیتی می دهند که با افزایش پیچیدگی مشکلات افزایش می یابد. با این حال، آنها همچنین به شدت مستعد خطا یا نویز هستند. لیدار می‌گوید چالش «به‌دست آوردن مزیت در دنیای واقعی است، جایی که رایانه‌های کوانتومی امروزی هنوز «نویزدار» هستند.»
هرچه یک مشکل متغیرهای ناشناخته بیشتری داشته باشد، معمولاً حل آن برای رایانه دشوارتر است. محققان می توانند با انجام یک نوع بازی با رایانه، عملکرد رایانه را ارزیابی کنند تا ببینند الگوریتم با چه سرعتی می تواند اطلاعات پنهان را حدس بزند. به عنوان مثال، نسخه‌ای از بازی تلویزیونی Jeopardy را تصور کنید که در آن شرکت‌کنندگان به نوبت یک کلمه مخفی با طول مشخص را حدس می‌زنند، یک کلمه کامل در یک زمان. میزبان تنها یک حرف صحیح را برای هر کلمه حدس زده شده قبل از تغییر کلمه مخفی به صورت تصادفی نشان می دهد.
در مطالعه خود، محققان کلمات را با رشته های بیتی جایگزین کردند. یک کامپیوتر کلاسیک به طور متوسط به 33 میلیون حدس نیاز دارد تا یک رشته 26 بیتی را به درستی شناسایی کند. در مقابل، یک کامپیوتر کوانتومی با عملکرد کامل، که حدس‌ها را در برهمنهی کوانتومی ارائه می‌کند، می‌تواند پاسخ صحیح را تنها با یک حدس تشخیص دهد.
لیدار و پوخارل با تطبیق تکنیک سرکوب نویز به نام جداسازی دینامیکی به برتری کوانتومی خود دست یافتند. در ابتدا، به نظر می رسید که استفاده از جداسازی دینامیکی عملکرد را کاهش می دهد. با این حال، پس از اصلاحات متعدد، الگوریتم کوانتومی همانطور که در نظر گرفته شده بود عمل کرد. زمان حل مسائل در آن زمان کندتر از هر کامپیوتر کلاسیک دیگری رشد کرد و با پیچیده تر شدن مسائل، برتری کوانتومی به طور فزاینده ای آشکار شد.
لیدار خاطرنشان می کند که "در حال حاضر، رایانه های کلاسیک هنوز می توانند مشکل را سریعتر به صورت مطلق حل کنند." به عبارت دیگر، برتری گزارش شده بر حسب مقیاس زمانی که برای یافتن راه حل لازم است، اندازه گیری می شود، نه زمان مطلق. این بدان معنی است که برای رشته های بیتی به اندازه کافی طولانی، راه حل کوانتومی در نهایت سریعتر خواهد بود.
این مطالعه به طور قطعی نشان می‌دهد که با کنترل خطای مناسب، رایانه‌های کوانتومی می‌توانند الگوریتم‌های کاملی را با مقیاس‌بندی بهتر زمان لازم برای یافتن راه‌حل نسبت به رایانه‌های معمولی، حتی در عصر NISQ، اجرا کنند.
لینک مقاله:
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.130.210602
