Dorine Schenk
Afgelopen anderhalve maand speelde er een kleine quantumrel. Eind september lekte een wetenschappelijke artikel uit waarin onderzoekers van Google schreven dat ze quantumsuperioriteit hadden bereikt.
Hun quantumcomputer kan een taak die een ‘gewone’ computer niet in afzienbare tijd kan evenaren. Het artikel haalde in diverse landen de media (zie ook TW18) al was het nog niet door de peer review heen. Betrokkenen en expert waren daarom voorzichtig met hun commentaar. Het artikel, dat door de betrokken organisatie NASA te vroeg was online was gezet, werd snel van de website verwijderd. Een maand later verscheen het stuk dan echt. In Nature.
De claim stond nog steeds. Googles piepkleine quantumcomputer (of quantumchip), genaamd Sycamore, bestaat uit slechts 53 quantumbits (qubits) en kan, volgens het artikel, een taak in 200 seconden waar zelfs ’s werelds beste supercomputer 10.000 jaar voor nodig heeft. De taak was niet erg nuttig: Sycamore produceert een lijstje willekeurige getallen met een bepaalde verdeling. Willekeur is bovendien een intrinsieke quantumeigenschap, dus verbazingwekkend is het niet dat een supercomputer op dit gebied verslagen wordt.
Kort na de officiële publicatie van het Google-artikel verscheen er een artikel en blogpost van concurrent IBM, die ook werkt aan een quantumcomputer. Daarin schrijft IBM dat ’s werelds beste supercomputer geen 10.000 jaar over de taak zou doen, maar ‘slechts’ 2,5e dag. Toevallig is de beste supercomputer, genaamd Summit, van IBM. Online sluiten computerexperts zich aan bij deze uitspraak van IBM.
De vraag is dan of de quantumsuperioriteitsclaim van Google nog standhoudt. Quantumsuperioriteit is lastig te definiëren omdat een klassieke computer in principe alles kan wat een quantumcomputer ook kan, als hij maar lang genoeg de tijd krijgt. Soms betekent dat echter dan een klassieke computer duizenden of miljarden jaren zou moeten rekenen. Zo’n berekening wordt dan beschouwd als praktisch onhaalbaar met een klassieke computer.
De vraag is nu: is 2,5e dag afzienbare tijd? Of is het dat niet, in vergelijking met de 200 seconden van Sycamore?
Wat mij betreft is Googles prestatie een doorbraak die de hyperige titel quantumsuperioriteit kan dragen. Nooit eerder voerde een quantumcomputer een taak sneller of beter uit dan een gewone, klassieke computer. Dat komt onder andere doordat qubits erg fragiel zijn. Ze raken gemakkelijk hun bijzondere quantumeigenschappen kwijt door kleine, verstorende omgevingsfactoren. Dat het gelukt is 53 qubits te controleren en ermee te rekenen is een indrukwekkende prestatie.
Bovendien had Googles quantumcomputertje slechts 53 quantumbits nodig om de taak uit te voeren voor terwijl ’s werelds grootste supercomputer Summit, met zijn biljarden bits, hier 2,5e dag voor nodig heeft. Bovendien neemt de kracht van de quantumcomputer exponentieel toe. Er zullen 33 Summits nodig zijn om 60 qubits te evenaren, schrijft Scott Aaronson, directeur van het Amerikaanse Quantum Information Center op zijn blog.
