Een team van onderzoekers uit Australië en het VK heeft een nieuw theoretisch raamwerk ontwikkeld om berekeningen te identificeren die de 'kwantumgrens' bezetten - de grens waarbij problemen onmogelijk worden voor de hedendaagse computers en alleen kunnen worden opgelost door een kwantumcomputer. belangrijk, ze tonen aan dat deze berekeningen kunnen worden uitgevoerd op korte termijn, tussenliggend, kwantumcomputers.

"Tot voor kort was het moeilijk om definitief te zeggen wanneer kwantumcomputers beter kunnen presteren dan klassieke computers, " zei professor Michael Bremner, Hoofdonderzoeker bij het Center for Quantum Computation and Communication Technology en stichtend lid van het UTS Center for Quantum Software and Information (UTS:QSI).

"De grote uitdaging voor kwantumcomplexiteitstheoretici in het afgelopen decennium was om sterker bewijs te vinden voor het bestaan ​​van de kwantumgrens, en vervolgens om te identificeren waar het leeft. We krijgen er nu een idee van, en beginnen de middelen te begrijpen die nodig zijn om de grens over te steken om problemen op te lossen die de computers van vandaag niet kunnen."

Het team heeft kwantumberekeningen geïdentificeerd die de minst bekende fysieke middelen vereisen die nodig zijn om verder te gaan dan de mogelijkheden van klassieke computers, belangrijk vanwege de technologische uitdagingen die gepaard gaan met het opschalen van kwantumcomputers.

Prof Bremner zei dat het resultaat ook aangeeft dat volledige fouttolerantie misschien niet vereist is om beter te presteren dan klassieke computers. "Daten, het is algemeen aanvaard dat foutcorrectie een noodzakelijk onderdeel zou zijn van toekomstige kwantumcomputers, maar niemand heeft dit op een zinvolle schaal kunnen bereiken, ’ zei Bremner.

"Ons werk laat zien dat hoewel een bepaald niveau van foutbeperking nodig is om de kwantumgrens te overschrijden, we kunnen misschien beter presteren dan klassieke computers zonder de extra ontwerpcomplexiteit van volledige fouttolerantie, " hij zei.

Dr. Ashley Montanaro van de Universiteit van Bristol werkte samen met Bremner om het raamwerk te ontwikkelen.

"We begonnen met het doel om de minimale middelen te definiëren die nodig zijn om een ​​post-klassieke kwantumcomputer te bouwen, maar ontdekte toen dat ons model klassiek kon worden gesimuleerd met een kleine hoeveelheid ruis, of fysieke onvolmaaktheid, ' zei Montanaro.

"De hoop onder wetenschappers was altijd geweest dat als de hoeveelheid ruis in een kwantumsysteem klein genoeg was, het nog steeds superieur zou zijn aan een klassieke computer, maar we hebben nu aangetoond dat dit waarschijnlijk niet het geval is, tenminste voor deze specifieke klasse van berekeningen, " hij zei.

"Toen realiseerden we ons dat het mogelijk is om een ​​klassieke codering op een kwantumcircuit te gebruiken om 'ruis' op een veel eenvoudigere manier te overwinnen om deze fouten te verminderen. De effectiviteit van deze aanpak was verrassend. Het suggereert dat we dergelijke structuren zouden kunnen gebruiken om nieuwe kwantumalgoritmen te ontwikkelen op een manier die bepaalde soorten fouten direct kan vermijden."

"Dit is een resultaat dat op middellange termijn kan leiden tot bruikbare 'tussenliggende' kwantumcomputers, terwijl we doorgaan met het nastreven van het doel van een universele kwantumcomputer op ware grootte."