Een Chinees onderzoeksteam kondigt in het magazine Science aan dat ze kwantumsuprematie bereikt hebben. Kwantumsuprematie betekent aantonen dat kwantumcomputers (vele malen) sneller kunnen zijn dan de huidige supercomputers. Maar een commerciële toepassing is nog tien tot vijftien jaar veraf.
Pas een tiental jaren geleden is de mogelijkheid om kwantumsuprematie te bereiken echt overwogen. Het gaat voorlopig om een bewijs in principe: de uitgevoerde taak moet geen enkele mogelijke toepassing hebben, het moet ook niet mogelijk zijn de embryonale kwantumcomputer uit te bouwen tot een bruikbaar toestel.
Het onderzoeksteam onder leiding van Pan Jianwei en Lu Chaoyang in de provincie Hefei heeft een prototype optische kwantumcomputer gebouwd , de Jiuzhang, waarmee de Gaussiaanse boson bemonstering van maximum 76 fotonen kan gedetecteerd worden. Gemiddeld werden er 43 gedetecteerd.
De tijd nodig om die bemonstering met een klassieke supercomputer uit te rekenen neemt toe met 2 tot de macht N, waarbij N het aantal fotonen is. De tijd verdubbelt dus met elk bijkomend foton. De Jiuzhang kan deze taak naar schatting 100.000 miljard keer sneller uitvoeren dan de snelste huidige supercomputer. Concreet klaarde Jiuzhang de klus in 200 seconden, waar een huidige supercomputer naar schatting 2,5 miljard jaar voor nodig zou hebben. Dat is wel overtuigend als kwantumsuprematie.
Jiuzhang is de naam van een Chinees klassiek wiskundig traktaat in negen hoofdstukken, dat tot stand kwam tussen de tiende en de tweede eeuw voor Christus.
Wie is de snelste?
Google bereikte een jaar geleden als eerste de kwantumsuprematie met de Sycamore. Maar volgens het Chinese team is Jiuzhang voor de uitvoering van de geteste taak 10 miljard keer sneller dan Sycamore die (voor een andere taak) slechts tot 53 kwantumbits (qubits, min of meer het equivalent van de fotonen van Jiuzhang)) kwam. Jiuzhang is echter in tegenstelling tot Sycamore, niet programmeerbaar en is op maat gemaakt voor één enkele taak.
Het team van Pan en Lu heeft 20 jaar op het project gewerkt. Een grote doorbraak was het realiseren van een fotonbron van hoge controleerbare kwaliteit. Google werkte met een andere technologie, met supergeleiders op -273 °C en deed zes jaar over het onderzoek. Jiuzhang werkt op kamertemperatuur.
Nog lang wachten op toepassingen?
Ook IBM doet onderzoek naar kwantumcomputers, maar focust meteen op praktische toepassingen eerder dan een theoretische doorbraak.
Jiuzhang heeft geen enkele nuttige toepassing, maar mogelijkheden voor een meer gevorderd toestel liggen er onder meer in grafentheorie, machineleren en kwantumchemie.
Pan verwacht binnen 10 tot 15 jaar een optische kwantumcomputer voor alle gebruik die werkt met 76 fotonen te kunnen bouwen. Zijn collega Lu Chaoyang benadrukt echter dat men nog maar aan het begin van een lang traject staat.
Pan leidt ook kwantumonderzoek op andere domeinen. China is wereldleider in kwantumcommunicatie die bruikbaar is voor niet te kraken versleuteling van boodschappen.
Bronnen: Asiatimes, Xinhua, Global Times
